Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Diese Erfindung betrifft eine Abgassteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, die einen Oxidationskatalysator und einen Katalysator zur selektiven Reduktion, der Ammoniak als Reduktionsmittel zum selektiven Reduzieren von Stickstoffoxid im Abgas verwendet, einschließt.This invention relates to an exhaust gas control device for an internal combustion engine including an oxidation catalyst and a selective reduction catalyst using ammonia as a reducing agent for selectively reducing nitrogen oxide in the exhaust gas.
2. Beschreibung des Stands der Technik2. Description of the Related Art
Eine verfügbare Abgassteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine umfasst einen Oxidationskatalysator, der ein Oxidationsvermögen aufweist und in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und einen Katalysator zur selektiven Reduktion (nachfolgend als „SCR-Katalysator” bezeichnet), welcher Ammoniak als Reduktionsmittel zum selektiven Reduzieren von Stickstoffoxid (NOx) im Abgas verwendet und stromabwärts des Oxidationskatalysators vorgesehen ist. Bei der selektiven Reduktionsreaktion von NOx durch diesen SCR-Katalysator ist üblicherweise die Reaktionsgeschwindigkeit der Reduktionsreaktion besonders schnell, wenn Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) in einem Eins-zu-eins-Verhältnis reagieren. Daher wird die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators höher, je näher das NO2-Verhältnis in dem in den SCR-Katalysator strömenden Abgas (das Molverhältnis von NO2 in Bezug auf NO im Abgas) einem vorgegebenen Verhältnis kommt (beispielsweise im Wesentlichen 1), bei dem die Reduktionsreaktion gefördert wird. Normalerweise enthält das aus einer Brennkraftmaschine emittierte Abgas jedoch eine größere Menge an NO als an NO2 und ist daher das NO2-Verhältnis im Abgas geringer als das oben angegebene vorgegebene Verhältnis. Entsprechend einer herkömmlichen Technologie wird daher die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators erhöht durch Verwenden eines Oxidationskatalysators zum Oxidieren des NO im Abgas, so dass dieses zu NO2 wird, und dadurch Annähern des NO2-Verhältnises in dem Abgas, das aus dem Oxidationskatalysator strömt und in den SCR-Katalysator strömt, dem oben angegebenen vorgegebenen Verhältnis (siehe beispielsweise veröffentlichte japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. 2011-506818 ( JP 2011-506818 A ).An available exhaust control device for an internal combustion engine includes an oxidation catalyst having an oxidizing capability and provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a selective reduction catalyst (hereinafter referred to as "SCR catalyst") containing ammonia as a reducing agent for selectively reducing nitrogen oxide ( NOx) is used in the exhaust gas and is provided downstream of the oxidation catalyst. In the selective reduction reaction of NOx by this SCR catalyst, usually the reaction rate of the reduction reaction is particularly fast when nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide (NO 2 ) react in a one-to-one ratio. Therefore, the nearer the NO 2 ratio in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst (the NO 2 molar ratio with respect to NO in the exhaust gas) becomes closer to the NOx removal rate of the SCR catalyst (for example, substantially 1) ), in which the reduction reaction is promoted. Normally, however, the exhaust gas emitted from an internal combustion engine contains a larger amount of NO than NO 2, and therefore the NO 2 ratio in the exhaust gas is lower than the predetermined ratio given above. According to a conventional technology, therefore, the NOx removal rate of the SCR catalyst is increased by using an oxidation catalyst for oxidizing the NO in the exhaust gas to become NO 2 , and thereby approximating the NO 2 ratio in the exhaust gas resulting from the oxidation catalyst flows and flows into the SCR catalyst, the predetermined ratio given above (see, for example, published Japanese translation of PCT Application No. 2011-506818 ( JP 2011-506818 A ).
Wenn in dem Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe („hydrocarbons” HC) an dem Oxidationskatalysator anhaften, kann dann eine HC-Vergiftung auftreten, welche das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators verringert. Wenn das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators abnimmt, wird die Menge an oxidiertem NO verringert und nimmt das NO2-Verhältnis in dem aus dem Oxidationskatalysator ausströmenden Abgas ab. Mit anderen Worten, wenn eine HC-Vergiftung in dem Oxidationskatalysator auftritt, dann nimmt in Folge davon die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators ab. Gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum rückgängig machen der HC-Vergiftung wird diesbezüglich die Oxidation und Entfernung von an dem Oxidationskatalysator anhaftenden Kohlenwasserstoffen unterstützt, indem die Brennkraftmaschine umgeschaltet wird zu einem Motor mit magerer Verbrennung, um so die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas, das in den Oxidationskatalysator strömt, zu erhöhen (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2000-145506 ( JP 2000-145506 A )).If hydrocarbon hydrocarbons contained in the exhaust gas adhere to the oxidation catalyst, then HC poisoning may occur, which reduces the oxidizing ability of the oxidation catalyst. As the oxidizing ability of the oxidation catalyst decreases, the amount of oxidized NO is reduced and the NO 2 ratio in the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst decreases. In other words, if HC poisoning occurs in the oxidation catalyst, then the NOx removal rate of the SCR catalyst decreases as a result. In this regard, according to a conventional method of reversing HC poisoning, the oxidation and removal of hydrocarbons adhering to the oxidation catalyst is assisted by switching the engine to a lean burn engine so as to control the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst to increase (see for example the Japanese Patent Application Publication No. 2000-145506 ( JP 2000-145506 A )).
Hierbei wird in der oben beschriebenen herkömmlichen Technologie die Sauerstoffkonzentration in der verbrannten Luftmischung ebenfalls erhöht und besteht somit ein Risiko der Erhöhung der Menge an NOx in dem von der Brennkraftmaschine emittierten Abgas. Auch wenn demgemäß eine HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators rückgängig gemacht werden könnte, bestünde ein Risiko für die Zunahme der Menge an in die Atmosphäre abgegebenem NOx.Here, in the conventional technology described above, the oxygen concentration in the combusted air mixture is also increased and thus there is a risk of increasing the amount of NOx in the exhaust gas emitted from the internal combustion engine. Accordingly, even if HC poisoning of the oxidation catalyst could be reversed, there would be a risk of increasing the amount of NOx released into the atmosphere.
In der WO 2011/102781 A1 wird eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Katalysator zur selektiven Reduktion und einem Oxidationskatalysator offenbart. Mittels einer entsprechenden Steuereinheit wird die Luftzufuhr zu der Verbrennungskammer des Motors derart geregelt, dass optimale Bedingungen für die Reduktion von NOx erreicht werden.In the WO 2011/102781 A1 An exhaust purification apparatus comprising a selective reduction catalyst and an oxidation catalyst is disclosed. By means of a corresponding control unit, the air supply to the combustion chamber of the engine is controlled so that optimal conditions for the reduction of NOx are achieved.
Die DE 699 26 196 T2 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem NOx-Speicherkatalysator. Eine auftretende Vergiftung des NOx-Absorbers mit Kohlenwasserstoffen wird dieser durch magere Gemischführung regeneriert.The DE 699 26 196 T2 describes an internal combustion engine with a NOx storage catalyst. An occurring poisoning of the NOx absorber with hydrocarbons, this is regenerated by lean mixture management.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine Abgassteuervorrichtung für ein Brennkraftmaschine, die Folgendes einschließt: einen Oxidationskatalysator, der in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine vorgesehen ist; und einen SCR-Katalysator, der in dem Abgaskanal stromabwärts des Oxidationskatalysators angeordnet ist und derart ausgestaltet ist, dass er selektiv Stickstoffoxide in dem Abgas reduziert unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel, wobei, wenn eine HC-Vergiftung in dem Oxidationskatalysator auftritt, dann die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators rückgängig gemacht wird, während ein Abgeben von NOx in die Atmosphäre unterdrückt wird.An embodiment of the invention is an exhaust gas control device for an internal combustion engine, including: an oxidation catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine; and an SCR catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the oxidation catalyst and configured to selectively reduce nitrogen oxides in the exhaust gas by using ammonia as the reducing agent, and when HC poisoning occurs in the oxidation catalyst, the HC Poisoning of the oxidation catalyst is reversed while suppressing discharge of NOx into the atmosphere.
Die Abgassteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schließt Folgendes ein: einen Oxidationskatalysator mit einem Oxidationsvermögen, der in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist; einen Katalysator zur selektiven Reduktion, der in dem Abgaskanal stromabwärts des Oxidationskatalysators vorgesehen ist und derart ausgestaltet ist, dass er selektiv Stickstoffoxide in dem Abgas reduziert unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel; eine Reduktionsmittelzufuhreinheit, die derart ausgestaltet ist, dass sie dem Katalysator zur selektiven Reduktion über das Abgas Ammoniak oder einen Ammoniakvorläufer zuführt; eine Einheit zur Erfassung der Oxidationskatalysatorvergiftungsmenge, die derart ausgestaltet ist, dass sie eine HC-Vergiftungsmenge einer HC-Vergiftung erfasst, die aufgrund des Anhaftens von Kohlenwasserstoffen an dem Oxidationskatalysator auftritt; eine Einheit zur Erhöhung der Sauerstoffkonzentration, die derart ausgestaltet ist, dass sie eine Sauerstoffkonzentration in der innerhalb einer Brennkammer der Brennkraftmaschine verbrannten Luftmischung erhöht; und eine Einheit zum rückgängig machen der Oxidationskatalysatorvergiftung, die derart ausgestaltet ist, dass sie eine HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators rückgängig macht durch Oxidieren und Entfernen von Kohlenwasserstoffen, die an dem Oxidationskatalysator anhaften, wobei in einem ersten Fall die HC-Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators eine Menge ist, bei der ein Verhältnis von Stickstoffdioxid zu Stickstoffmonoxid in dem aus dem Oxidationskatalysator ausströmenden Abgas geringer wird als ein vorgegebenes Grenzverhältnis aufgrund einer Abnahme des Oxidationsvermögens des Oxidationskatalysators als Folge einer HC-Vergiftung, die Einheit zum rückgängig machen der Oxidationskatalysatorvergiftung die Sauerstoffkonzentration erhöht, wenn die Temperatur des Katalysators zur selektiven Reduktion gleich oder höher ist als eine aktive Temperatur des Katalysators zur selektiven Reduktion als vergleichsweise wenn die Temperatur geringer als die aktive Temperatur ist, und in einem zweiten Fall, bei dem die HC-Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators gleich oder höher ist als eine zweite Bestimmungsvergiftungsmenge, die Einheit zum rückgängig machen der Oxidationskatalysatorvergiftung die Sauerstoffkonzentration um eine Menge erhöht, die höher ist als die Erhöhungsmenge im ersten Fall, wenn die Temperatur des Katalysators zur selektiven Reduktion gleich oder höher ist als eine zweite Aktivitätsbestimmungstemperatur, wobei die zweite Aktivitätsbestimmungstemperatur höher ist als die aktive Temperatur.The exhaust gas control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the invention includes: a Oxidation catalyst having an oxidizing capability, which is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine; a selective reduction catalyst provided in the exhaust passage downstream of the oxidation catalyst and configured to selectively reduce nitrogen oxides in the exhaust gas by using ammonia as a reducing agent; a reducing agent supply unit configured to supply ammonia or an ammonia precursor to the selective reduction catalyst via the exhaust gas; an oxidation catalyst poisoning amount detection unit configured to detect an HC poisoning amount of HC poisoning that occurs due to the attachment of hydrocarbons to the oxidation catalyst; an oxygen concentration increasing unit configured to increase an oxygen concentration in the air mixture burned within a combustion chamber of the internal combustion engine; and an oxidation catalyst poisoning elimination unit configured to reverse HC poisoning of the oxidation catalyst by oxidizing and removing hydrocarbons adhering to the oxidation catalyst, in a first case, the HC poisoning amount of the oxidation catalyst is, in which a ratio of nitrogen dioxide to nitrogen monoxide in the effluent from the oxidation catalyst exhaust gas is less than a predetermined limit ratio due to a decrease in the oxidation capacity of the oxidation catalyst as a result of HC poisoning, the unit for reversing the oxidation catalyst poisoning increases the oxygen concentration, if Temperature of the catalyst for selective reduction is equal to or higher than an active temperature of the catalyst for selective reduction as compared to when the temperature is lower than the active temperature, un In a second case where the HC poisoning amount of the oxidation catalyst is equal to or higher than a second determination poisoning amount, the oxidation catalyst poisoning cancellation unit increases the oxygen concentration by an amount higher than the increase amount in the first case when the temperature of the selective reduction catalyst is equal to or higher than a second activity determination temperature, wherein the second activity determination temperature is higher than the active temperature.
Der Kraftstoff, mit anderen Worten die Kohlenwasserstoffe (HC), welche in dem in den Oxidationskatalysator strömenden Abgas enthalten sind, wird bzw. werden durch den Oxidationskatalysator oxidiert, jedoch können in Abhängigkeit von der Menge an Kohlenwasserstoffen und der Katalysatortemperatur des Oxidationskatalysators die Kohlenwasserstoffe an dem Oxidationskatalysator anhaften und eine HC-Vergiftung bewirken, welche das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators verringert. Die Katalysatortemperatur des Oxidationskatalysators wird nachfolgend auch als „Betttemperatur” bezeichnet. Die oben beschriebene Einheit zur Erfassung der Oxidationskatalysatorvergiftungsmenge erfasst die HC-Vergiftungsmenge aus der Menge an HC in dem in den Oxidationskatalysator strömenden Abgas und der Betttemperatur des Oxidationskatalysators. Hierbei nimmt das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators ab, wenn die HC-Vergiftungsmenge größer wird. Mit anderen Worten, wenn die HC-Vergiftungsmenge größer wird, wird die Oxidationsreaktion, bei der Stickstoffdioxid (NO2) aus Stockstoffmonoxid (NO) im Abgas erzeugt wird, unterdrückt und nimmt daher das Verhältnis von NO2 zu NO in dem aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgas (nachfolgend als das „NO2-Verhältnis” bezeichnet) ab.The fuel, in other words, the hydrocarbons (HC) contained in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst is oxidized by the oxidation catalyst, but depending on the amount of hydrocarbons and the catalyst temperature of the oxidation catalyst, the hydrocarbons may be on the Adhere oxidation catalyst and cause HC poisoning, which reduces the oxidation capacity of the oxidation catalyst. The catalyst temperature of the oxidation catalyst is hereinafter also referred to as "bed temperature". The above-described oxidation catalyst poisoning amount detection unit detects the HC poisoning amount from the amount of HC in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst and the bed temperature of the oxidation catalyst. Here, the oxidizing ability of the oxidation catalyst decreases as the HC poisoning amount becomes larger. In other words, as the HC poisoning amount becomes larger, the oxidation reaction in which nitrogen dioxide (NO 2 ) is produced from nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas is suppressed and therefore decreases the ratio of NO 2 to NO in the one flowing out of the oxidation catalyst Exhaust (hereinafter referred to as the "NO 2 ratio") from.
Die NOx-Entfernungsrate des Katalysators zur selektiven Reduktion nimmt entsprechend der Abnahme des NO2-Verhältnisses im Abgas ab, wenn das NO2-Verhältnis in dem in den SCR-Katalysator strömenden Abgas gleich oder weniger als ein vorgegebenes Verhältnis (nachfolgend als „optimales Verhältnis” bezeichnet) ist, bei dem eine NOx-Entfernung durch den SCR-Katalysator im größten Maße gefördert wird. Der Katalysator zur selektiven Reduktion wird nachfolgend als „SCR-Katalysator” bezeichnet. Da der SCR-Katalysator auf der stromabwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators vorgesehen ist, besteht dann eine Korrelation zwischen dem NO2-Verhältnis in dem in den SCR-Katalysator strömenden Abgas und dem NO2-Verhältnis in dem aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgas. Mit anderen Worten, es besteht eine Korrelation zwischen der NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators und dem NO2-Verhältnis in dem aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgas. Aufgrund dieser Korrelationen ist es daher möglich, das NO2-Verhältnis des aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgases zu bestimmen, wenn eine gewünschte NOx-Entfernungsrate (nachfolgend als „Soll-NOx-Entfernungsrate” bezeichnet) durch den SCR-Katalysator aufgezeigt wird. In dieser Erfindung kann das NO2-Verhältnis als das wie oben beschriebene „vorgegebene Grenzverhältnis” genommen werden. Mit anderen Worten, wenn aufgrund einer Abnahme des Oxidationsvermögens als Folge einer HC-Vergiftung das NO2-Verhältnis in dem aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgas geringer wird als das vorgegebene Grenzverhältnis, dann wird die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators geringer als die Soll-NOx-Entfernungsrate. Wie oben beschrieben, nimmt das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators entsprechend der HC-Vergiftungsmenge ab. Es ist daher möglich, aus der HC-Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators zu bestimmen, ob das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators auf einen Wert abgenommen hat, bei dem das NO2-Verhältnis des aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgases geringer wird als das oben beschriebene vorgegebene Grenzverhältnis.The NO x removal rate of the selective reduction catalyst decreases according to the decrease of the NO 2 ratio in the exhaust gas when the NO 2 ratio in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst is equal to or less than a predetermined ratio (hereinafter referred to as "optimum ratio Where NOx removal by the SCR catalyst is promoted to the greatest extent. The selective reduction catalyst is hereinafter referred to as "SCR catalyst". Since the SCR catalyst is provided on the downstream side of the oxidation catalyst, there is then a correlation between the NO 2 ratio in the exhaust gas flowing into the SCR catalyst and the NO 2 ratio in the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst. In other words, there is a correlation between the NOx removal rate of the SCR catalyst and the NO 2 ratio in the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst. Because of these correlations, therefore, it is possible to determine the NO 2 ratio of the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst when a desired NO x removal rate (hereinafter referred to as "target NO x removal rate") is indicated by the SCR catalyst. In this invention, the NO 2 ratio can be taken as the "predetermined limit ratio" as described above. In other words, if, due to a decrease in the oxidizing ability due to HC poisoning, the NO 2 ratio in the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst becomes lower than the predetermined limit ratio, the NO x removal rate of the SCR catalyst becomes lower than the target value. NOx removal rate. As described above, the oxidizing ability of the oxidation catalyst decreases in accordance with the HC poisoning amount. It is therefore possible to determine from the HC poisoning amount of the oxidation catalyst whether the oxidizing ability of the oxidation catalyst has decreased to a value at which the NO 2 ratio of the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst becomes lower than the predetermined limit ratio described above.
Gemäß der Ausführungsform der Erfindung wird anhand des zuvor Dargelegten in Fällen, bei denen aufgrund einer HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators das NO2-Verhältnis in dem aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgas geringer wird als das oben beschriebene vorgegebene Grenzverhältnis, dann, wenn die Betttemperatur des SCR-Katalysators gleich oder höher ist als die aktive Temperatur des SCR-Katalysators, die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung erhöht im Vergleich zu dem Fall, bei dem Betttemperatur geringer als die aktive Temperatur ist. Da die Sauerstoffkonzentration in dem in den Oxidationskatalysator strömenden Abgas erhöht ist, wird demgemäß die Oxidation und Entfernung der an dem Oxidationskatalysator anhaftenden HC gefördert und wird das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators wiederhergestellt. Als Folge davon ist das NO2-Verhältnis des aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgases erhöht und ist es daher möglich, die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators zu steigern.According to the embodiment of the present invention, in cases where, due to HC poisoning of the oxidation catalyst, the NO 2 ratio in the exhaust gas flowing from the oxidation catalyst becomes lower than the above-described predetermined limit ratio, then when the bed temperature of the SCR becomes low Catalyst is equal to or higher than the active temperature of the SCR catalyst, the oxygen concentration in the air mixture increases compared to the case where the bed temperature is lower than the active temperature. Accordingly, since the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst is increased, the oxidation and removal of the HC adhering to the oxidation catalyst is promoted and the oxidizing ability of the oxidation catalyst is restored. As a result, the NO 2 ratio of the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst is increased, and therefore, it is possible to increase the NO x removal rate of the SCR catalyst.
Wenn hierbei die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung erhöht ist, kann dann die Menge an von der Brennkraftmaschine emittiertem NOx ebenfalls erhöht sein. Wenn die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung erhöht ist, dann ist die Betttemperatur des SCR-Katalysators gleich oder höher als die aktive Temperatur, bei welcher der SCR-Katalysator ausreichend aktiviert ist. Da das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Katalysators aufrecht erhalten wird, wird daher dann, wenn entsprechend dem rückgängig machen der HC-Vergiftung im Oxidationskatalysator das NO2-Verhältnis in dem aus dem SCR-Katalysator strömenden Abgas erhöht ist, die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators ebenfalls ansteigen. Demgemäß wird die Erhöhung des von der Brennkraftmaschine emittierten NOx, welche verursacht wird durch die Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung, durch den SCR-Katalysator, welcher eine erhöhte NOx-Entfernungsrate aufweist, eliminiert. Gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung ist es daher möglich, die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators aufzuheben, während eine Freisetzung von NOx in die Atmosphäre unterdrückt wird.In this case, if the oxygen concentration in the air mixture is increased, then the amount of NOx emitted from the internal combustion engine may also be increased. When the oxygen concentration in the air mixture is increased, the bed temperature of the SCR catalyst is equal to or higher than the active temperature at which the SCR catalyst is sufficiently activated. Therefore, when the NOx removal capability of the SCR catalyst is maintained, if the NO 2 ratio in the exhaust gas flowing out of the SCR catalyst is increased in accordance with the reversal of HC poisoning in the oxidation catalyst, the NO x removal rate of SCR catalyst also increase. Accordingly, the increase of the NOx emitted from the internal combustion engine caused by the increase of the oxygen concentration in the air mixture by the SCR catalyst having an increased NOx removal rate is eliminated. According to the embodiment of this invention, therefore, it is possible to cancel HC poisoning of the oxidation catalyst while suppressing release of NOx into the atmosphere.
Wenn die Abgassteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ferner eine Abgasrückführeinrichtung („exhaust gas recirculation” EGR) einschließt, die derart ausgestaltet ist, dass ein Teil des von der Brennkraftmaschine emittierten Abgases zu einem Einlasskanal der Brennkraftmaschine rückgeführt wird, dann kann die Einheit zur Erhöhung der Sauerstoffkonzentration die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung erhöhen durch Verringern einer Menge an durch die EGR-Einrichtung rückgeführtem Abgas. Demgemäß ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration in dem in den Oxidationskatalysator strömenden Abgas auf eine wirksamere Weise zu erhöhen.Further, when the exhaust gas control device according to an embodiment of this invention includes an exhaust gas recirculation (EGR) configured to return a part of the exhaust gas emitted from the internal combustion engine to an intake passage of the internal combustion engine, the unit for increasing the exhaust gas Oxygen concentration increase the oxygen concentration in the air mixture by reducing an amount of exhaust gas recirculated through the EGR device. Accordingly, it is possible to more effectively increase the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst.
Ferner kann in der Ausführungsform der Erfindung die oben beschriebene Einheit zur Erhöhung der Sauerstoffkonzentration die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung erhöhen, wenn die Betttemperatur des SCR-Katalysators höher wird, wenn die Betttemperatur des SCR-Katalysators gleich oder höher ist als die aktive Temperatur. Hierbei gilt, je höher die Betttemperatur des SCR-Katalysators, desto größer ist das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Katalysators (mit der Ausnahme eines übermäßigen Temperaturanstiegs). Daher wird der Grad der Erhöhung der NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators, welche entsprechend dem rückgängig machen der HC-Vergiftung zunimmt, umso größer, je höher die Betttemperatur des SCR-Katalysators ist. Gemäß dieser Erfindung wird daher, auch wenn aufgrund einer weiteren Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung das von der Brennkraftmaschine emittierte NOx weiter zunimmt, diese Erhöhung durch den SCR-Katalysator, bei dem die NOx-Entfernungsrate weiter erhöht wurde, eliminiert. Als Folge davon ist es möglich, eine HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators schneller umzukehren, während eine Freisetzung von NOx in die Atmosphäre unterdrückt wird.Further, in the embodiment of the invention, the oxygen concentration increasing unit described above can increase the oxygen concentration in the air mixture as the bed temperature of the SCR catalyst becomes higher when the bed temperature of the SCR catalyst is equal to or higher than the active temperature. Here, the higher the bed temperature of the SCR catalyst, the greater the NOx removal capability of the SCR catalyst (except for excessive temperature rise). Therefore, the higher the bed temperature of the SCR catalyst, the greater the degree of increase in the NOx removal rate of the SCR catalyst, which increases in accordance with the reversal of HC poisoning. Therefore, according to this invention, even if the NOx emitted from the engine further increases due to a further increase in the oxygen concentration in the air mixture, this increase by the SCR catalyst in which the NOx removal rate has been further increased is eliminated. As a result, it is possible to more quickly reverse HC poisoning of the oxidation catalyst while suppressing release of NOx into the atmosphere.
Wenn die Abgassteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ferner Folgendes einschließt: einen Filter, der zwischen dem Oxidationskatalysator und dem SCR-Katalysator vorgesehen ist oder auf eine integrierte Weise mit dem SCR-Katalysator vorgesehen ist und derart ausgestaltet ist, dass er teilchenförmiges Material im Abgas einfängt; eine Einheit zur Erfassung der Filtervergiftungsmenge, die derart ausgestaltet ist, dass sie eine HC-Vergiftungsmenge einer HC-Vergiftung in dem Filter erfasst; eine Kraftstoffzufuhreinheit, die derart ausgestaltet ist, dass sie Kraftstoff über das Abgas dem Oxidationskatalysator zuführt; und eine Einheit zum rückgängig machen der Filtervergiftung, die derart ausgestaltet ist, dass sie eine HC-Vergiftung des Filters rückgängig macht durch Oxidieren und Entfernen von an dem Filter anhaftenden Kohlenwasserstoffen; dann kann in Fällen, bei denen die HC-Vergiftungsmenge des Filters gleich oder größer ist als eine vorgegebene Menge, bei welcher ein rückgängig machen notwendig ist, die Einheit zum rückgängig machen der Filtervergiftung dem Oxidationskatalysator Kraftstoff zuführen, wenn die Betttemperatur des Oxidationskatalysators gleich oder höher ist als eine vorgegebene Temperatur. Hierbei kann ähnlich wie bei der oben beschriebenen HC-Vergiftung im Oxidationskatalysator auch eine HC-Vergiftung im Filter auftreten. Daher erfasst die oben beschriebene Einheit zur Erfassung der Filtervergiftungsmenge die HC-Vergiftungsmenge aus der Menge an HC in dem in den Filter strömenden Abgas und der Temperatur des Filters. Ferner kann die oben beschriebene vorgegebene Temperatur auf die Betttemperatur des Oxidationskatalysators festgelegt werden, die erforderlich ist, um den zugeführten Kraftstoff in ausreichendem Maße zu oxidieren.When the exhaust gas control device according to an embodiment of this invention further includes: a filter provided between the oxidation catalyst and the SCR catalyst or provided in an integrated manner with the SCR catalyst and configured to trap particulate matter in the exhaust gas ; a filter poisoning amount detection unit configured to detect an HC poisoning amount of HC poisoning in the filter; a fuel supply unit configured to supply fuel via the exhaust gas to the oxidation catalyst; and a filter poisoning reversal unit configured to reverse HC poisoning of the filter by oxidizing and removing hydrocarbons adhering to the filter; then, in cases where the HC poisoning amount of the filter is equal to or greater than a predetermined amount at which reversal is necessary, the filter poisoning-reversing unit may supply fuel to the oxidation catalyst when the bed temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher is as a given temperature. Here, similar to the above-described HC poisoning in the oxidation catalyst, an HC poisoning in the filter occur. Therefore, the above-described filter poisoning amount detection unit detects the HC poisoning amount from the amount of HC in the exhaust gas flowing into the filter and the temperature of the filter. Further, the above-described predetermined temperature may be set to the bed temperature of the oxidation catalyst required to sufficiently oxidize the supplied fuel.
Gemäß der Ausführungsform der Erfindung wird, wenn es notwendig ist, die HC-Vergiftung des Filters umzukehren, der von der Kraftstoffzufuhreinheit zugeführte Kraftstoff dann effektiver durch den Oxidationskatalysator oxidiert. Daher steigt die Temperatur des aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgases und steigt somit die Temperatur des in den Filter strömenden Abgases. Als Folge davon wird die Oxidation und Entfernung der an dem Filter anhaftenden HC gefördert und wird daher die HC-Vergiftung des Filters effektiver rückgängig gemacht.According to the embodiment of the invention, when it is necessary to reverse the HC poisoning of the filter, the fuel supplied from the fuel supply unit is then oxidized more effectively by the oxidation catalyst. Therefore, the temperature of the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst increases, and thus the temperature of the exhaust gas flowing into the filter increases. As a result, the oxidation and removal of the HC adhering to the filter is promoted, and therefore the HC poisoning of the filter is more effectively canceled.
Ferner kann in der Ausführungsform der Erfindung in Fällen, bei denen die HC-Vergiftungsmenge des Filters gleich oder größer als die oben beschriebene vorgegebene Menge ist, die Einheit zum rückgängig machen der Filtervergiftung die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung erhöhen, wenn die Betttemperatur des Oxidationskatalysators geringer als die oben beschriebene vorgegebene Temperatur ist als vergleichweise wenn die Betttemperatur gleich oder höher als die vorgegebene Temperatur ist. Folglich ist die Temperatur des aus dem Oxidationskatalysator strömenden Abgases erhöht und ist die Sauerstoffkonzentration in diesem Abgas erhöht aufgrund der Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in dem in den Oxidationskatalysator strömenden Abgas. Als Folge davon wird die Oxidation und Entfernung der an dem Filter anhaftenden HC gefördert und ist es daher möglich, die HC-Vergiftung des Filters rückgängig zu machen, auch wenn keine Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffzufuhreinheit durchgeführt wird.Further, in the embodiment of the invention, in cases where the HC poisoning amount of the filter is equal to or larger than the predetermined amount described above, the filter poisoning-reversing unit may increase the oxygen concentration in the air mixture when the bed temperature of the oxidation catalyst is lower than the predetermined temperature described above is, as comparatively, when the bed temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. Consequently, the temperature of the exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst is increased, and the oxygen concentration in this exhaust gas is increased due to the increase in the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst. As a result, the oxidation and removal of the HC adhering to the filter is promoted, and therefore, it is possible to cancel the HC poisoning of the filter even when no fuel supply is performed by the fuel supply unit.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schließt eine Abgassteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine Folgendes ein: einen Oxidationskatalysator, der in einem Abgaskanal der Brennkraftmaschine vorgesehen ist; und einen SCR-Katalysator, der stromabwärts des Oxidationskatalysators in dem Abgaskanal vorgesehen ist und derart ausgestaltet ist, dass er selektiv Stickstoffoxide in einem Abgas reduziert unter Verwendung von Ammoniak als Reduktionsmittel; wobei, wenn eine HC-Vergiftung in dem Oxidationskatalysator auftritt, die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators dann rückgängig gemacht werden kann, während eine Abgabe von NOx an die Atmosphäre unterdrückt wird.According to an embodiment of the invention, an exhaust gas control device for an internal combustion engine includes: an oxidation catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine; and an SCR catalyst provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage and configured to selectively reduce nitrogen oxides in an exhaust gas by using ammonia as a reducing agent; wherein, when HC poisoning occurs in the oxidation catalyst, the HC poisoning of the oxidation catalyst may then be reversed while suppressing release of NOx into the atmosphere.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in welchen gleiche Ziffern gleichartige Elemente bezeichnen und wobei:The features, advantages, and technical and industrial significance of the exemplary embodiments of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which like numerals denote like elements, and wherein:
1 ein Diagramm ist, das eine schematische Ansicht einer Abgassteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung zeigt; 1 Fig. 12 is a diagram showing a schematic view of an exhaust gas control device for an internal combustion engine according to the invention;
2 ein Flussdiagramm ist, das einen Ablauf einer Steuerung zum rückgängig machen der HC-Vergiftung in einem Oxidationskatalysator gemäß der ersten Ausführungsform aufzeigt, welche nicht von der vorliegenden Erfindung umfasst ist; 2 FIG. 12 is a flowchart showing a flow of control for canceling HC poisoning in an oxidation catalyst according to the first embodiment not covered by the present invention; FIG.
3 ein Zeitdiagramm ist, das die Entwicklung der jeweiligen physikalischen Mengen aufzeigt, wenn eine Steuerung zum rückgängig machen der HC-Vergiftung für den Oxidationskatalysator gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird; 3 Fig. 10 is a time chart showing the evolution of the respective physical quantities when performing control for canceling HC poisoning for the oxidation catalyst according to the first embodiment;
4 ein Diagramm ist, das ein Kennfeld veranschaulicht, das verwendet wird beim Aktualisieren der HC-Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators gemäß der ersten Ausführungsform; 4 FIG. 15 is a diagram illustrating a map used in updating the HC poisoning amount of the oxidation catalyst according to the first embodiment; FIG.
5 ein Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen der Betttemperatur und der HC-Vergiftungsmenge in dem Oxidationskatalysator gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; 5 FIG. 12 is a graph showing a relationship between the bed temperature and the HC poisoning amount in the oxidation catalyst according to the first embodiment; FIG.
6 ein Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen der Menge an einströmenden HC und der HC-Vergiftungsmenge in dem Oxidationskatalysator gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; 6 FIG. 12 is a graph showing a relationship between the amount of inflowing HC and the poisoning HC amount in the oxidation catalyst according to the first embodiment; FIG.
7 ein Flussdiagramm ist, das einen Ablauf einer Steuerung zum rückgängig machen der HC-Vergiftung in dem Oxidationskatalysator gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt, die von der vorliegenden Erfindung umfasst ist; 7 FIG. 12 is a flowchart showing a flow of control for canceling HC poisoning in the oxidation catalyst according to a second embodiment included in the present invention; FIG.
8 ein Flussdiagramm ist, das einen Ablauf einer Steuerung zum rückgängig machen der HC-Vergiftung in dem Oxidationskatalysator und Filter gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt, die von der vorliegenden Erfindung umfasst ist; und 8th FIG. 12 is a flowchart showing a flow of control for canceling HC poisoning in the oxidation catalyst and filter according to a third embodiment included in the present invention; FIG. and
9 eine Teildarstellung ist, die eine schematische Anordnung eines Oxidationskatalysators und eines Filters gemäß einer Modifikation aufzeigt. 9 13 is a partial view showing a schematic arrangement of an oxidation catalyst and a filter according to a modification.
Ausführliche Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments
Nachfolgend werden konkrete Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die Abmessungen, Materialien, Formen und relativen Anordnungen und dergleichen der in diesen Ausführungsformen beschriebenen bildenden Komponenten sind nicht speziell beschränkt, und es ist nicht beabsichtigt, dass der technische Umfang der Erfindung auf die Ausführungsformen beschränkt ist.Hereinafter, concrete embodiments of the invention with reference to the Drawings described. The dimensions, materials, shapes and relative arrangements and the like of the constituent components described in these embodiments are not particularly limited, and it is not intended that the technical scope of the invention be limited to the embodiments.
Als Erstes wird eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das einen schematischen Aufbau einer Brennkraftmaschine und einer Abgassteuervorrichtung für diese zeigt, auf welche die Erfindung angewendet wird. Die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine 1 ist eine Brennkraftmaschine des Typs der Kompressionszündung (Dieselmotor) für ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl an Zylindern.First, a first embodiment of the invention will be described. 1 FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and an exhaust gas control apparatus for the same, to which the invention is applied. In the 1 shown internal combustion engine 1 is an internal combustion engine of the compression ignition type (diesel engine) for a motor vehicle having a plurality of cylinders.
Die Brennkraftmaschine 1 wird bereitgestellt mit einem Kraftstoffeinspritzventil 1a, welches Kraftstoff in eine Brennkammer im Zylinder einspritzt. Darüber hinaus sind ein Lufteinlasskanal 2 und ein Abgaskanal 3 mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Der Lufteinlasskanal 2 ist ein Kanal zum Leiten von Ansaugluft aus der Atmosphäre in die Zylinder der Brennkraftmaschine 1, und es ist ein Drosselventil 4 darin angeordnet, um die in die Zylinder der Brennkraftmaschine 1 eingeleitete Menge an Luft einzustellen. Darüber hinaus ist der Abgaskanal 3 ein Kanal, entlang dem das von den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Abgas strömen kann.The internal combustion engine 1 is provided with a fuel injection valve 1a , which injects fuel into a combustion chamber in the cylinder. In addition, there is an air intake duct 2 and an exhaust duct 3 with the internal combustion engine 1 connected. The air inlet duct 2 is a passage for directing intake air from the atmosphere into the cylinders of the internal combustion engine 1 and it's a throttle valve 4 arranged in the cylinder of the internal combustion engine 1 set amount of air introduced. In addition, the exhaust duct 3 a channel along which that of the cylinders of the internal combustion engine 1 discharged exhaust gas can flow.
In dem Abgaskanal 3 sind ein Katalysatorgehäuse 5, ein erster Abgastemperatursensor 6, ein Reduktionsmittelzugabeventil 7, ein erster NOx-Sensor 8, ein Katalysator zur selektiven Reduktion (SCR-Katalysator) 9, ein zweiter NOx-Sensor 10 und ein zweiter Abgastemperatursensor 11 ausgehend von der stromaufwärts liegenden Seite in dieser Reihenfolge angeordnet. Darüber hinaus ist mit der Brennkraftmaschine 1 auch eine ECU 100 verbunden, welche eine elektronische Steuereinheit zur Steuerung der Brennkraftmaschine 1 ist. Das wie oben beschriebene Kraftstoffeinspritzventil 1a, das Drosselventil 4 und das Reduktionsmittelzugabeventil 7, sind elektrisch mit der ECU 100 verbunden und werden durch die ECU 100 gesteuert. Darüber hinaus sind zusätzlich zu den wie oben beschriebenen beiden Abgastemperatursensoren 6 und den beiden NOx-Sensoren ein Kurbelwellenwinkelsensor 12, der die Anzahl an Umdrehungen des Motors erfasst, und ein Gaspedalpositionssensor 13, der das Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer erfasst, ebenfalls elektrisch mit der ECU 100 verbunden, und werden diese Ausgabesignale in die ECU 100 eingegeben. Die ECU 100 schätzt den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 ab auf Basis der Erfassungswerte des Kurbelwellenwinkelsensors 12, des Gaspedalpositionssensors 13 und dergleichen.In the exhaust duct 3 are a catalyst housing 5 , a first exhaust temperature sensor 6 , a reductant addition valve 7 , a first NOx sensor 8th , a catalyst for selective reduction (SCR catalyst) 9 , a second NOx sensor 10 and a second exhaust temperature sensor 11 arranged from the upstream side in this order. In addition, with the internal combustion engine 1 also an ECU 100 connected, which an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1 is. The fuel injection valve as described above 1a , the throttle valve 4 and the reductant addition valve 7 , are electric with the ECU 100 connected and through the ECU 100 controlled. In addition, in addition to the two exhaust gas temperature sensors as described above 6 and the two NOx sensors, a crankshaft angle sensor 12 , which detects the number of revolutions of the engine, and an accelerator pedal position sensor 13 , which detects the extent of the operation of the accelerator pedal by the driver, also electrically with the ECU 100 connected, and these output signals in the ECU 100 entered. The ECU 100 estimates the operating condition of the internal combustion engine 1 based on the detection values of the crankshaft angle sensor 12 , the accelerator pedal position sensor 13 and the same.
Innerhalb des Katalysatorgehäuses 5 sind ein Oxidationskatalysator 5a mit einem Oxidationsvermögen und ein Filter 5b, der teilchenförmiges Material („particulate matter” PM) im Abgas einfängt, untergebracht. Der Oxidationskatalysator 5a oxidiert den nicht verbrannten Kraftstoff und Kohlenmonoxid und dergleichen, welche von der Brennkraftmaschine 1 abgegeben werden, und unterdrückt deren Emission in die Atmosphäre. Darüber hinaus oxidiert der Oxidationskatalysator 5a das in dem Abgas enthaltene Stickstoffmonoxid (NO) zur Erzeugung von Stickstoffsdioxid (NO2). Der erste Abgastemperatursensor 6 erfasst die Temperatur des aus dem Katalysatorgehäuse 5 strömenden Abgases. Die Katalysatortemperatur (Betttemperatur) des Oxidationskatalysators 5a wird abgeschätzt anhand des Erfassungswerts des ersten Abgastemperatursensors 6. Wie in der schematischen Zeichnung in 1 gezeigt, ist der Oxidationskatalysator 5a stromaufwärts des Filters 5b im Katalysatorgehäuse 5 angeordnet, jedoch können der Oxidationskatalysator 5a und der Filter 5b jeweils innerhalb getrennter Gehäuse untergebracht sein, unter der Voraussetzung, dass der Oxidationskatalysator 5a auf der stromaufwärts liegenden Seite des Filters 5b angeordnet ist.Inside the catalyst housing 5 are an oxidation catalyst 5a with an oxidizing power and a filter 5b housing particulate matter (PM) in the exhaust gas accommodated. The oxidation catalyst 5a oxidizes the unburned fuel and carbon monoxide and the like from the internal combustion engine 1 and suppress their emission into the atmosphere. In addition, the oxidation catalyst oxidizes 5a the nitrogen monoxide (NO) contained in the exhaust gas to produce nitrogen dioxide (NO 2 ). The first exhaust temperature sensor 6 detects the temperature of the catalyst housing 5 flowing exhaust gas. The catalyst temperature (bed temperature) of the oxidation catalyst 5a is estimated from the detection value of the first exhaust gas temperature sensor 6 , As in the schematic drawing in 1 shown is the oxidation catalyst 5a upstream of the filter 5b in the catalyst housing 5 however, the oxidation catalyst can be arranged 5a and the filter 5b each housed within separate housings, provided that the oxidation catalyst 5a on the upstream side of the filter 5b is arranged.
Das Reduktionsmittelzugabeventil 7 injiziert Harnstoffwasser in das innerhalb des Abgaskanals 3 strömenden Abgas auf der Basis eines Befehls von der ECU 100 und führt dem SCR-Katalysator 9 Harnstoff als eine Vorläuferverbindung von Ammoniak zu. Der SCR-Katalysator 9 verwendet das aus dem Harnstoff erzeugte Ammoniak als Reduktionsmittel zum Eliminieren des NOx im Abgas. Hierbei steuert die ECU 100 die durch das Reduktionsmittelzugabeventil 7 zugegebene Menge an Harnstoffwasser auf Basis der NOx-Konzentration im Abgas, die erfasst wird von dem ersten NOx-Sensor 8, welcher stromaufwärts des SCR-Katalysators 9 angeordnet ist, und dem zweiten NOx-Sensor 10, der stromabwärts davon angeordnet ist, auf eine derartige Weise, dass eine effiziente Reduktion des NOx im SCR-Katalysator 9 stattfindet. Das Reduktionsmittelzugabeventil 7 kann auch Ammoniakwasser anstelle von Harnstoffwasser zugeben. Der zweite Abgastemperatursensor 11 erfasst die Temperatur des aus dem SCR-Katalysator 9 strömenden Abgases. Die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 wird anhand des Erfassungswerts des zweiten Abgastemperatursensors 11 abgeschätzt.The reductant addition valve 7 injected urea water into the inside of the exhaust duct 3 flowing exhaust gas based on a command from the ECU 100 and leads to the SCR catalyst 9 Urea as a precursor compound of ammonia too. The SCR catalyst 9 Uses the ammonia generated from the urea as a reducing agent for eliminating the NOx in the exhaust gas. The ECU controls this 100 through the reductant addition valve 7 added amount of urea water on the basis of the NOx concentration in the exhaust gas, which is detected by the first NOx sensor 8th which is upstream of the SCR catalyst 9 is arranged, and the second NOx sensor 10 located downstream thereof in such a manner that efficient reduction of NOx in the SCR catalyst 9 takes place. The reductant addition valve 7 can also add ammonia water instead of urea water. The second exhaust gas temperature sensor 11 detects the temperature of the SCR catalyst 9 flowing exhaust gas. The bed temperature of the SCR catalyst 9 is determined by the detection value of the second exhaust temperature sensor 11 estimated.
Hierbei steigt das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Katalysators 9, wenn die Betttemperatur ansteigt (mit der Ausnahme eines übermäßigen Anstiegs der Betttemperatur). Insbesondere wenn die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 gleich oder größer als die aktive Temperatur ist, bei welcher der SCR-Katalysator 9 ausreichend aktiv wird, wird dann die NOx-Entfernungsrate ausreichend hoch. Jedoch neigt die NOx-Entfernungsrate die tatsächlich von dem SCR-Katalysator 9 aufgezeigt wird (das Verhältnis der Menge an durch den SCR-Katalysator entferntem NOx zu der Menge an NOx, das in den SCR-Katalysator strömt) dazu, abhängig zu sein von dem NO2-Verhältnis in dem in den SCR-Katalysator 9 strömenden Abgas (das Molverhältnis des NO2 bezogen auf das NO im Abgas). Im Speziellen ist bei der selektiven Reduktionsreaktion des NOx, welche das Ammoniak in dem SCR-Katalysator 9 als Reduktionsmittel verwendet, die Reaktionsgeschwindigkeit der Reduktionsreaktion 1, wie sie durch die nachfolgende Reaktionsformel (1) aufgezeigt wird, bei welcher das NO und NO2 in einem Verhältnis 1:1 reagieren, besonders hoch. NO + NO2 + NH3 → 2N2 + 3H2O (1) This increases the NOx removal capacity of the SCR catalyst 9 when the bed temperature rises (except for an excessive rise in bed temperature). Especially when the bed temperature of the SCR catalyst 9 is equal to or greater than the active temperature at which the SCR catalyst 9 becomes sufficiently active, then the NOx removal rate is sufficiently high. However, the NOx removal rate tends to be actually from the SCR catalyst 9 (the ratio of the amount of NOx removed by the SCR catalyst to the amount of NOx flowing into the SCR catalyst) is dependent on the NO 2 ratio in the SCR catalyst 9 flowing exhaust gas (the molar ratio of NO 2 with respect to the NO in the exhaust gas). Specifically, in the selective reduction reaction of the NOx, which is the ammonia in the SCR catalyst 9 As the reducing agent used, the reaction rate of the reduction reaction 1 as indicated by the following reaction formula (1), in which the NO and NO 2 react in a 1: 1 ratio, is particularly high. NO + NO 2 + NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (1)
Je näher das NO2-Verhältnis des in den SCR-Katalysator 9 strömenden Abgases dem vorgegebenen Verhältnis kommt, welches die Reduktionsreaktion 1 im größten Ausmaß fördert (nachfolgend als das „optimale Verhältnis” bezeichnet), desto höher ist die tatsächliche NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 9 (nachfolgend der Einfachheit halber als „NOx-Entfernungsrate” bezeichnet).The closer the NO 2 ratio of the into the SCR catalyst 9 flowing exhaust gas comes the predetermined ratio, which promotes the reduction reaction 1 to the greatest extent (hereinafter referred to as the "optimum ratio"), the higher the actual NOx removal rate of the SCR catalyst 9 (hereinafter referred to as "NOx removal rate" for the sake of simplicity).
In dem wie oben beschrieben aufgebauten Abgaskanal 3 ist eine EGR-Einrichtung 20 vorgesehen, welche einen Teil des von der Brennkraftmaschine 1 abgegebenen Abgases in einen Ansaugkanal der Brennkraftmaschine 1 rückführt. Die EGR-Einrichtung 20 wird bereitgestellt mit einem EGR-Kanal 21, der in Verbindung steht mit dem Lufteinlasskanal 2 und dem Abgaskanal 3, und einem EGR-Ventil 22, das die Menge an rückgeführtem EGR-Gas einstellt. Das EGR-Ventil 22 stellt die Menge an EGR-Gas auf Basis eines Befehls von der elektrisch verbundenen ECU 100 ein.In the exhaust duct constructed as described above 3 is an EGR facility 20 provided, which is a part of the internal combustion engine 1 discharged exhaust gas into an intake passage of the internal combustion engine 1 recirculates. The EGR facility 20 is provided with an EGR channel 21 , which communicates with the air intake duct 2 and the exhaust duct 3 , and an EGR valve 22 which adjusts the amount of recycled EGR gas. The EGR valve 22 Sets the amount of EGR gas based on a command from the electrically connected ECU 100 one.
In der Abgassteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform werden beim fortlaufenden Betrieb der Brennkraftmaschine 1 Kohlenwasserstoffe (HC) in dem nicht verbrannten Kraftstoff an dem Oxidationskatalysator 5a anhaften und kann eine HC-Vergiftung auftreten und das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators 5a verringern. Im Speziellen ist diese HC-Vergiftung ein Phänomen, bei dem die Aktivität des Katalysators verringert ist aufgrund eines Anhaftens der HC im Abgas, das in den Oxidationskatalysator 5a strömt, an der aktiven Stelle wie Platin oder dergleichen, das in dem Oxidationskatalysator 5a geträgert ist. Wenn die Menge der an dem Oxidationskatalysator 5a anhaftenden HC als die HC-Vergiftungsmenge definiert wird (nachfolgend der Einfachheit halber als „Vergiftungsmenge” bezeichnet), dann ist die Vergiftungsmenge umso höher, je geringer das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators 5a ist. Wenn das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators 5a verringert ist, dann ist die Menge an NO2, die erzeugt wird durch eine Oxidation von NO durch den Oxidationskatalysator 5a, verringert. Insofern enthält das von der Brennkraftmaschine 1 emittierte Abgas im Allgemeinen eine größere Menge an NO als an NO2. Wenn daher die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a fortschreitet und die Vergiftungsmenge ansteigt, wird das Ausmaß einer Erhöhung des NO2-Verhältnisses aufgrund der Wirkung des Oxidationskatalysators 5a geringer. Mit anderen Worten, wenn die Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a zunimmt, nimmt das NO2-Verhältnis des aus dem Oxidationskatalysator 5a strömenden Abgases ab. Als Folge davon weicht das NO2-Verhältnis des in den SCR-Katalysator 9 strömenden Abgases von dem oben beschriebenen optimalen Verhältnis ab und ist daher die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 9 verringert. Um hierbei auf angemessene Weise die Freisetzung von NOx in die Atmosphäre zu unterdrücken, ist es notwendig, dass die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 9 nicht geringer ist als eine gewünschte Soll-NOx-Entfernungsrate und muss daher eine HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a zu einem geeigneten Zeitpunkt rückgängig gemacht werden.In the exhaust gas control device for an internal combustion engine 1 According to the first embodiment, in the continuous operation of the internal combustion engine 1 Hydrocarbons (HC) in the unburned fuel on the oxidation catalyst 5a and HC poisoning can occur and the oxidation ability of the oxidation catalyst 5a reduce. In particular, this HC poisoning is a phenomenon in which the activity of the catalyst is reduced due to adhesion of the HC in the exhaust gas into the oxidation catalyst 5a flows, in the active site such as platinum or the like, in the oxidation catalyst 5a is supported. When the amount of the oxidation catalyst 5a adherent HC is defined as the HC poisoning amount (hereinafter referred to simply as "poisoning amount"), the poisoning amount is higher, the lower the oxidizing ability of the oxidation catalyst 5a is. When the oxidizing power of the oxidation catalyst 5a is reduced, then the amount of NO 2 generated by oxidation of NO by the oxidation catalyst 5a , reduced. Insofar that contains from the internal combustion engine 1 exhaust gas emitted generally has a larger amount of NO than NO 2 . Therefore, if the HC poisoning of the oxidation catalyst 5a and the poisoning amount increases, the extent of an increase in the NO 2 ratio due to the action of the oxidation catalyst becomes 5a lower. In other words, when the poisoning amount of the oxidation catalyst 5a increases, takes the NO 2 ratio of the from the oxidation catalyst 5a flowing exhaust gas. As a result, the NO 2 ratio in the SCR catalyst deviates 9 flowing exhaust gas from the optimal ratio described above and therefore is the NOx removal rate of the SCR catalyst 9 reduced. In order to adequately suppress the release of NOx into the atmosphere, it is necessary that the NOx removal rate of the SCR catalyst 9 is not less than a desired target NOx removal rate, and therefore needs HC poisoning of the oxidation catalyst 5a be reversed at a suitable time.
Das rückgängig machen der HC-Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a wird durchgeführt durch Oxidieren und Entfernen der an dem Oxidationskatalysator 5a anhaftenden HC. Hierbei ist es möglich, die Oxidation und Entfernung der HC zu fördern, vorausgesetzt, dass die Temperatur des in den Oxidationskatalysator 5a strömenden Abgases erhöht wird, indem bewirkt wird, dass das Kraftstoffeinspritzventil 1a eine Nachinjektion oder dergleichen durchführt. Jedoch ist eine Erhöhung der Temperatur des Abgases aufgrund des damit verbundenen Kraftstoffverbrauchs nicht wünschenswert. Daher ist ein Verfahren denkbar, bei dem die Oxidation und Entfernung der anhaftenden HC unterstützt wird durch Erhöhen der Sauerstoffkonzentration in dem in den Oxidationskatalysator 5a strömenden Abgas. Hierbei kann die Sauerstoffkonzentration in dem in den Oxidationskatalysator 5a strömenden Abgas erhöht werden durch Erhöhen der Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung, die in der Brennkraftmaschine 1 verbrannt wird. Es besteht jedoch das Risiko, dass die NOx-Menge in dem von der Brennkraftmaschine 1 emittierten Abgas ansteigen wird, wenn dieses Verfahren angewandt wird. Daher wird bei der Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a gemäß der ersten Ausführungsform die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 9 entsprechend dem rückgängig machen der Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a auf eine derartige Weise zunehmen, dass die Zunahme des von der Brennkraftmaschine 1 emittierten NOx eliminiert wird. Nachfolgend wird die Steuerung des rückgängig machens der HC-Vergiftung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.Reversing the HC poisoning in the oxidation catalyst 5a is performed by oxidizing and removing the on the oxidation catalyst 5a adherent HC. In this case, it is possible to promote the oxidation and removal of the HC, provided that the temperature of the in the oxidation catalyst 5a flowing exhaust gas is increased by causing the fuel injection valve 1a performs post-injection or the like. However, increasing the temperature of the exhaust gas is undesirable because of the associated fuel consumption. Therefore, a method is conceivable in which the oxidation and removal of the adhered HC is promoted by increasing the oxygen concentration in the oxidation catalyst 5a flowing exhaust gas. Here, the oxygen concentration in the in the oxidation catalyst 5a flowing exhaust gas can be increased by increasing the oxygen concentration in the air mixture in the internal combustion engine 1 is burned. However, there is a risk that the amount of NOx in that of the internal combustion engine 1 emitted exhaust gas will increase when this method is applied. Therefore, in controlling the reversal of poisoning of the oxidation catalyst 5a According to the first embodiment, the NOx removal rate of the SCR catalyst 9 according to the reversal of poisoning in the oxidation catalyst 5a increase in such a way that the increase of the of the internal combustion engine 1 emitted NOx is eliminated. Hereinafter, the control of the HC poisoning reversal will be described with reference to the drawings.
2 ist ein Flussdiagramm bzw. Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Steuerung des rückgängig machens der HC-Vergiftung in dem Oxidationskatalysator 5a gemäß der ersten Ausführungsform aufzeigt. Diese erste Ausführungsform ist nicht von der vorliegenden Erfindung umfasst. Dieser Ablauf wird bei vorgegebenen Zeitintervallen oder nach Bedarf durch die ECU 100 durchgeführt. Darüber hinaus ist 3 ein Zeitdiagramm, welches die Entwicklung entsprechender physikalischer Mengen aufzeigt, während eine Steuerung des rückgängig machens des Oxidationskatalysators 5a ausgeführt wird. 2 FIG. 12 is a flowchart showing a procedure of control of canceling HC poisoning in the oxidation catalyst. FIG 5a according to the first embodiment. This first embodiment is not covered by the present invention. This process is performed at predetermined time intervals or as required by the ECU 100 carried out. In addition, it is 3 a timing diagram showing the evolution of corresponding physical quantities during a control of the reversal of the oxidation catalyst 5a is performed.
Im Schritt S101 aktualisiert die ECU 100 die Vergiftungsmenge Qhc_doc der HC-Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a. Der Wert Qhc_doc in diesem Ablauf wird bestimmt durch Addieren der Vergiftungsmenge ΔQhc_doc, die erzeugt wird in dem Zeitintervall Δt von dem Ende des vorherigen Durchlaufs bis zu dem Start des aktuellen Durchlaufs, zu dem Wert von Qhc_doc am Ende des vorherigen Durchlaufs. Hierbei ermittelt die ECU 100 ΔQhc_doc anhand der Betttemperatur Tdoc des Oxidationskatalysators 5a während der Durchführung des Durchlaufs und der Menge an einströmenden HC, welche die Menge an HC ist, die in dem Abgas enthalten ist, das während der Zeit Δt in den Oxidationskatalysator 5a strömte. Tdoc wird abgeschätzt aus dem Erfassungswert des ersten Abgastemperatursensors 6. Darüber hinaus wird die Menge an einströmenden HC abgeschätzt aus der Menge an Kraftstoff, die während der Zeit Δt von der Brennkraftmaschine 1 emittiert wird. Diese Menge an Kraftstoff wird größer, je größer die Kraftstoffeinspritzmenge durch das Kraftstoffeinspritzventil 1a wird (mit anderen Worten, je höher die Motorlast wird) und je höher die Menge an durch die EGR-Einrichtung 20 rückgeführtem EGR-Gas ist. Die ECU 100 ermittelt die Menge an Kraftstoff, die während der Zeit Δt von der Brennkraftmaschine 1 emittiert wird, aus einem Kennfeld und einem Berechnungsmodell, die vorab erstellt werden, auf der Basis der ermittelten Umdrehungszahl des Motors, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Menge an rückgeführtem EGR-Gas. Wenn Tdoc und die Menge an einströmenden HC auf diese Weise ermittelt werden, ermittelt die ECU 100 den entsprechenden Wert von ΔQhc_doc aus dem Kennfeld, das schematisch in 4 gezeigt ist.In step S101, the ECU updates 100 the poisoning amount Q hc_doc of HC poisoning in the oxidation catalyst 5a , The value Q hc_doc in this process is determined by adding the poisoning amount ΔQ hc_doc generated in the time interval Δt from the end of the previous pass to the start of the current pass to the value of Q hc_doc at the end of the previous pass. In this case, the ECU determines 100 ΔQ hc_doc based on the bed temperature T doc of the oxidation catalyst 5a during the execution of the passage and the amount of inflowing HC, which is the amount of HC contained in the exhaust gas, during the time Δt into the oxidation catalyst 5a flowed. T doc is estimated from the detection value of the first exhaust gas temperature sensor 6 , In addition, the amount of inflowing HC is estimated from the amount of fuel discharged during the time .DELTA.t from the internal combustion engine 1 is emitted. This amount of fuel increases, the larger the fuel injection amount through the fuel injection valve 1a in other words, the higher the engine load becomes) and the higher the amount of EGR equipment 20 recycled EGR gas. The ECU 100 determines the amount of fuel flowing during the time .DELTA.t from the internal combustion engine 1 from a map and a calculation model prepared in advance based on the detected number of revolutions of the engine, the fuel injection amount and the amount of EGR gas recirculated. When T doc and the amount of inflowing HC are determined in this way, the ECU determines 100 the corresponding value of ΔQ hc_doc from the map, which is shown schematically in 4 is shown.
Hierbei wird in 4 ein Kennfeld gezeigt, in welchem der Wert von ΔQhc_doc in Zusammenhang mit Tdoc und der Menge an einströmenden HC gespeichert ist. Dieses Kennfeld wurde erzeugt auf Basis der Beziehung zwischen Tdoc und der Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a, welche in 5 aufgezeigt ist, und der Beziehung zwischen der Menge an einströmenden HC und der Vergiftungsmenge, welche in 6 aufgezeigt ist. Das Kennfeld wird vorab in der ECU 100 erstellt.This is in 4 a map shown in which the value of doc .DELTA.Q hc_doc and the amount is stored in the inflowing HC in conjunction with T. This map was generated based on the relationship between T doc and the poisoning amount of the oxidation catalyst 5a , what a 5 and the relationship between the amount of inflowing HC and the amount of poisoning, which in 6 is shown. The map is pre-set in the ECU 100 created.
Hierbei ist 5 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Tdoc und der Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a zeigt, wenn die Menge an einströmenden HC gleichförmig ist. Wenn Tdoc zunimmt, nimmt die Aktivität des Oxidationskatalysators 5a zu und steigt das Oxidationsvermögen. Daher nimmt die Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a ab. In 5 wird, wenn Tdoc gleich oder größer als die Temperatur T1 ist, die Vergiftungsmenge zu einem negativen Wert. Dies bedeutet, dass in diesem Temperaturbereich die HC-Vergiftung nicht fortschreitet und, wenn die HC-Vergiftung bereits stattgefunden hat, diese Vergiftung dann rückgängig gemacht wird, da der Oxidationskatalysator 5a ein ausreichendes Oxidationsvermögen aufweist. Darüber hinaus ist 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Menge an einströmenden HC und der Vergiftungsmenge zeigt, wenn Tdoc gleichförmig ist. Wenn die Menge an einströmenden HC ansteigt, steigt ebenfalls die Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a an, wie in 6 gezeigt. Durch Bestimmen der in 5 gezeigten Beziehung in einem optimalen Bereich von Tdoc und auch Bestimmen der in 6 gezeigten Beziehung in einem optimalen Bereich der Menge an einströmenden HC, wird das in 4 gezeigte Kennfeld erzeugt. Wie in 4 gezeigt wird beispielsweise, wenn Tdoc gering ist und die Menge an einströmenden HC hoch ist, ΔQhc_doc dann größer. Ferner wird, wenn Tdoc hoch ist und die Menge an einströmenden HC gering ist, ΔQhc_doc dann negativ und wird die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a rückgängig gemacht.Here is 5 a diagram showing a relationship between T doc and the poisoning amount of the oxidation catalyst 5a shows when the amount of inflowing HC is uniform. If T doc increases, the activity of the oxidation catalyst 5a and increases the oxidizing power. Therefore, the poisoning amount of the oxidation catalyst decreases 5a from. In 5 When T doc is equal to or greater than the temperature T1, the poisoning amount becomes a negative value. This means that in this temperature range the HC poisoning does not progress and, if the HC poisoning has already taken place, this poisoning is then reversed, since the oxidation catalyst 5a has sufficient oxidizing power. In addition, it is 6 Fig. 4 is a graph showing the relationship between the amount of inflowing HC and the poisoning amount when T doc is uniform. As the amount of inflowing HC increases, the poisoning amount of the oxidation catalyst also increases 5a on, as in 6 shown. By determining the in 5 shown relationship in an optimal range of T doc and also determining the in 6 The relationship shown in an optimal range of the amount of inflowing HC, the in 4 generated map generated. As in 4 For example, if T doc is low and the amount of inflowing HC is high, ΔQ hc_doc is shown to be larger. Further, when T doc is high and the amount of inflowing HC is small, ΔQ hc_doc then becomes negative and HC poisoning of the oxidation catalyst becomes 5a reversed.
Im Schritt S102 bestimmt die ECU 100, ob der Wert von Qhc_doc, der in dem vorherigen Schritt aktualisiert wurde, gleich oder größer als eine vorgegebene Bestimmungsvergiftungsmenge ist. Diese Bestimmungsvergiftungsmenge ist die Vergiftungsmenge, bei der das NO2-Verhältnis des aus dem Oxidationskatalysator 5a strömenden Abgases zu einem vorgegebenen Grenzverhältnis wird. Dieses Grenzverhältnis ist das Verhältnis von NO2 in dem aus dem Oxidationskatalysator 5a strömenden Abgas, das der Soll-NOx-Entfernungsrate im SCR-Katalysator 9 entspricht. Mit anderen Worten, wenn die Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a gleich oder größer ist als diese Bestimmungsvergiftungsmenge, dann wird die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 9 geringer sein als die Soll-NOx-Entfernungsrate und besteht somit das Risiko, dass eine Freisetzung von NOx in die Atmosphäre nicht in ausreichendem Maße unterdrückt wird. Wenn daher in diesem Schritt ein zustimmendes Ergebnis erhalten wird, dann wird die ECU 100 mit dem Schritt S103 fortfahren, um ein rückgängig machen der Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a anzuwenden. Wenn demgegenüber in diesem Schritt ein negatives Ergebnis erhalten wird, dann legt die ECU 100 fest, dass keine Notwendigkeit besteht für eine Erhöhung der NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 9, und endet der aktuelle Durchlauf. Wenn dieser Durchlauf beispielsweise während der Zeitperiode von der Zeit t0 zu T1 in 3 ausgeführt wird, mit anderen Worten in der vorgegebenen Zeitperiode unmittelbar nach dem Start des Betriebs der Brennkraftmaschine 1, während die Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a gering ist, dann wird die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a nicht fortgeschritten sein und endet daher der Durchlauf ohne eines Durchführens des Arbeitsschritts des rückgängig machens.In step S102, the ECU determines 100 whether the value of Q hc_doc updated in the previous step is equal to or greater than a predetermined determination poisoning amount . This determination poisoning amount is the poisoning amount at which the NO 2 ratio of the oxidation catalyst 5a flowing exhaust gas to a predetermined limit ratio. This limit ratio is the ratio of NO 2 in that from the oxidation catalyst 5a flowing exhaust gas, which is the target NOx removal rate in the SCR catalyst 9 equivalent. In other words, when the poisoning amount of the oxidation catalyst 5a is equal to or greater than this determination poisoning amount, then the NOx removal rate of the SCR catalyst becomes 9 lower than the target NOx removal rate and thus there is a risk that a release of NOx into the atmosphere will not be sufficiently suppressed. Therefore, if an affirmative result is obtained in this step, then the ECU becomes 100 proceed to step S103 to reverse the poisoning in the oxidation catalyst 5a apply. If, on the other hand, a negative result is obtained in this step, then the ECU stops 100 that there is no need for an increase in NOx Removal rate of the SCR catalyst 9 , and ends the current pass. For example, if this pass is during the time period from time t0 to T1 in 3 in other words, in the predetermined time period immediately after the start of the operation of the internal combustion engine 1 while the poisoning amount of the oxidation catalyst 5a is low, then the HC poisoning of the oxidation catalyst 5a therefore, the pass ends without performing the undo work step.
Im Schritt S103 bestimmt die ECU 100, ob die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 in dem Ablauf gleich oder höher ist als eine Aktivitätsbestimmungstemperatur des SCR-Katalysators 9. Die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 wird abgeschätzt aus dem Erfassungswert des zweiten Abgastemperatursensors 11. Darüber hinaus ist die Aktivitätsbestimmungstemperatur des SCR-Katalysators 9 die Grenztemperatur, bei der der SCR-Katalysator 9 ein ausreichendes NOx-Entfernungsvermögen aufzeigt, und sollte vorab durch beispielsweise Experimente festgelegt werden. Die Aktivitätsbestimmungstemperatur entspricht der aktiven Temperatur in dieser Erfindung. Wenn in diesem Schritt ein negatives Ergebnis festgestellt wird, dann endet dieser Durchlauf. Beispielsweise übersteigt in dem Zeitintervall zwischen der Zeit t1 bis t2 in 3 die Menge der Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a die Bestimmungsvergiftungsmenge, hat jedoch die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 nicht die Aktivitätsbestimmungstemperatur erreicht. In derartigen Fällen ist es nicht wünschenswert, die Menge an NOx in dem von der Brennkraftmaschine 1 emittierten Abgas zu erhöhen, und beendet die ECU 100 daher den Durchlauf ohne eines Durchführens eines Arbeitsschritts zum rückgängig machen der HC-Vergiftung. Wenn demgegenüber ein zustimmendes Ergebnis in diesem Schritt erhalten wird, dann wird bestimmt, dass das NOx-Entfernungsvermögen des SCR-Katalysators 9 ausreichend hoch ist, und geht daher die ECU 100 zu dem Schritt S104 über.In step S103, the ECU determines 100 , whether the bed temperature of the SCR catalyst 9 in the process is equal to or higher than an activity determination temperature of the SCR catalyst 9 , The bed temperature of the SCR catalyst 9 is estimated from the detection value of the second exhaust gas temperature sensor 11 , In addition, the activity determination temperature of the SCR catalyst is 9 the limit temperature at which the SCR catalyst 9 shows sufficient NOx removal capability, and should be determined in advance by, for example, experiments. The activity determination temperature corresponds to the active temperature in this invention. If a negative result is found in this step, then this pass ends. For example, in the time interval between time t1 to t2 in FIG 3 the amount of poisoning of the oxidation catalyst 5a the determination poisoning amount, however, has the bed temperature of the SCR catalyst 9 not reached the activity determination temperature. In such cases, it is not desirable to have the amount of NOx in the engine 1 to increase emitted exhaust gas and stops the ECU 100 therefore, the run through without performing a work step to reverse the HC poisoning. On the other hand, when an affirmative result is obtained in this step, it is determined that the NOx removal capability of the SCR catalyst 9 is sufficiently high, and therefore goes the ECU 100 to step S104 via.
Im Schritt S104 bestimmt die ECU 100 das Ausmaß einer Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung. Dieses Ausmaß einer Erhöhung ist die Menge, die erforderlich ist, um die Sauerstoffkonzentration in dem in den Oxidationskatalysator 5a strömenden Abgas zu einer Sauerstoffkonzentration zu machen, die ausreichend ist für ein rückgängig machen der Vergiftung. Die ECU 100 bestimmt das Ausmaß der Erhöhung aus einem Kennfeld und einem Modell, welche vorab festgelegt wurden, auf der Basis des im Schritt S101 ermittelten Werts von Qhc_doc und des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 und dergleichen.In step S104, the ECU determines 100 the extent of an increase in the oxygen concentration in the air mixture. This amount of increase is the amount required to increase the oxygen concentration in the oxidation catalyst 5a flowing exhaust gas to an oxygen concentration sufficient to reverse the poisoning. The ECU 100 determines the amount of increase from a map and a model that have been previously set on the basis of the value of Q hc_doc determined in step S101 and the operating state of the internal combustion engine 1 and the same.
Im Schritt S105 verringert die ECU 100 die Menge an EGR-Gas, das durch die EGR-Einrichtung 20 rückgeführt wird, auf eine solche Weise, dass die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung erhöht wird entsprechend dem in dem vorherigen Schritt bestimmten Ausmaß der Erhöhung. Das Ausmaß der Verringerung des EGR-Gases entsprechend dem Ausmaß der Erhöhung der Sauerstoffkonzentration sollte ermittelt werden aus einem Kennfeld und einem Modell, welche vorab festgelegt wurden, auf der Basis des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 und dergleichen. Wenn die Menge an EGR-Gas verringert ist, dann steigt die NOx-Konzentration in dem in den SCR-Katalysator 9 strömenden Abgas (die SCR-Katalysator-Einlasskonzentration) temporär an, wie dies angezeigt wird durch das Zeitintervall von der Zeit t2 zu t3 in 3. Aufgrund der Abnahme der Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a steigt jedoch die NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 9 an. Als Folge davon fällt die NOx-Konzentration (Abgasendrohrkonzentration) des aus dem SCR-Katalysator 9 strömenden Abgases und wird die Abgabe von verbleibendem NOx in die Atmosphäre geeignet unterdrückt.In step S105, the ECU decreases 100 the amount of EGR gas produced by the EGR facility 20 is returned in such a manner that the oxygen concentration in the air mixture is increased according to the amount of increase determined in the previous step. The degree of reduction of the EGR gas in accordance with the amount of increase in the oxygen concentration should be determined from a map and a model that have been previously set on the basis of the operating state of the internal combustion engine 1 and the same. As the amount of EGR gas is reduced, the NOx concentration in the SCR catalyst increases 9 flowing exhaust gas (the SCR catalyst inlet concentration) temporarily, as indicated by the time interval from time t2 to t3 in FIG 3 , Due to the decrease in the poisoning amount of the oxidation catalyst 5a However, the NOx removal rate of the SCR catalyst increases 9 at. As a result, the NOx concentration (exhaust end pipe concentration) of the SCR catalyst drops 9 flowing exhaust gas and the discharge of remaining NOx into the atmosphere is suitably suppressed.
Im Schritt S106 erfasst die ECU 100 den Wert von Qhc_doc nach einer Verringerung der Menge an EGR-Gas durch ein Verfahren ähnlich zu dem Verfahren im Schritt S101.In step S106, the ECU detects 100 the value of Q hc_doc after a decrease in the amount of EGR gas by a method similar to the method in step S101.
Im Schritt S107 bestimmt die ECU 100 zur Bestimmung des Endes des Arbeitsschritts zum rückgängig machen der HC-Vergiftung, ob der im vorherigen Schritt aktualisierte Wert von Qhc_doc geringer ist als eine vorgegebene Bestimmungsvergiftungsendmenge. Diese Bestimmungsvergiftungsendmenge ist eine Vergiftungsmenge, die festgelegt wird zur Bestimmung, ob die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a in ausreichendem Maße rückgängig gemacht wurde. Wenn in diesem Schritt ein zustimmendes Ergebnis festgestellt wird, dann wird bestimmt, dass die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a in ausreichendem Maße rückgängig gemacht wurde, und endet dieser Durchlauf. Wenn demgegenüber ein negatives Ergebnis festgestellt wird, dann wird bestimmt, dass zusätzlich ein Arbeitsschritt zum rückgängig machen der HC-Vergiftung durchgeführt werden muss, und wird der Arbeitsschritt des Schritts S103 erneut ausgeführt.In step S107, the ECU determines 100 for determining the end of the HC poisoning reversal operation , whether the value of Q hc_doc updated in the previous step is less than a predetermined final destination poisoning amount. This final determination poisoning amount is a poisoning amount that is determined to determine whether the HC poisoning of the oxidation catalyst 5a has been sufficiently reversed. If an affirmative result is found in this step, then it is determined that the HC poisoning of the oxidation catalyst 5a has been undone sufficiently and ends this pass. On the other hand, when a negative result is detected, it is determined that, in addition, a step of canceling HC poisoning must be performed, and the operation of step S103 is executed again.
In der ersten Ausführungsform entspricht die ECU 100, welche die HC-Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a im Schritt S101 aktualisiert, der Einheit zur Erfassung der Oxidationskatalysatorvergiftungsmenge dieser Erfindung. Darüber hinaus entspricht die ECU 100, welche die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung durch Verringern der EGR-Gasmenge im Schritt S105 erhöht, der Einheit zur Erhöhung der Sauerstoffkonzentration dieser Erfindung. Die ECU 100, welche diesen Durchlauf ausführt, entspricht der Einheit zum rückgängig machen der Oxidationskatalysatorvergiftung dieser Erfindung.In the first embodiment, the ECU corresponds 100 indicating the HC poisoning amount of the oxidation catalyst 5a in step S101, the oxidation catalyst poisoning amount detection unit of this invention. In addition, the ECU corresponds 100 which increases the oxygen concentration in the air mixture by decreasing the EGR gas amount in step S105, the oxygen concentration increasing unit of this invention. The ECU 100 which executes this pass corresponds to the unit to undo make the oxidation catalyst poisoning of this invention.
Anhand des Obigen wird gemäß der ersten Ausführungsform dann, wenn eine HC-Vergiftung in dem Oxidationskatalysator 5a stattgefunden hat, ein rückgängig machen der Vergiftung durchgeführt durch Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung. Auch wenn in diesem Fall die von der Brennkraftmaschine 1 emittierte NOx-Menge ansteigt, wird dieser Anstieg durch den SCR-Katalysator 9, in welchem die NOx-Entfernungsrate weiter gesteigert wurde, eliminiert. Als Folge davon ist es möglich, die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a umzukehren, während eine Freisetzung von NOx in die Atmosphäre unterdrückt wird.From the above, according to the first embodiment, when HC poisoning in the oxidation catalyst 5a reversing the poisoning by increasing the oxygen concentration in the air mixture. Even if in this case those of the internal combustion engine 1 As the amount of NOx emitted increases, this increase will be due to the SCR catalyst 9 , in which the NOx removal rate has been further increased, eliminated. As a result, it is possible to HC poisoning of the oxidation catalyst 5a to reverse while suppressing release of NOx into the atmosphere.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform unter Bezug auf 7 beschrieben. Diese zweite Ausführungsform ist von der vorliegenden Erfindung umfasst. 7 ist ein Flussdiagramm, welche einen Ablauf einer Steuerung des rückgängig machens der HC-Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a aufzeigt, die in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. Bei dieser Steuerung des rückgängig machens gemäß der zweiten Ausführungsform wird, wenn die Notwendigkeit für ein rückgängig machen der Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a zunimmt, mit anderen Worten, wenn die Vergiftungsmenge im Oxidationskatalysator 5a weiter ansteigt, eine Steuerung eines baldigen rückgängig machens der Vergiftung implementiert, wodurch die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung weiter erhöht wird, je höher die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 ist, um ein rückgängig machen der Vergiftung schneller durchzuführen. Der Ablauf dieser Steuerung eines baldigen rückgängig machens der Vergiftung ist verschieden von dem Ablauf der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dahingehend, dass Schritt S204 bis Schritt S207 nach dem Schritt S103 eingeführt wurden. Daher wird der Aufbau, der ähnlich ist zu dem der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, nachfolgend nicht weiter erläutert. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird die Steuerung des rückgängig machens, die gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, als normale Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung bezeichnet.Next, a second embodiment will be described with reference to FIG 7 described. This second embodiment is encompassed by the present invention. 7 FIG. 10 is a flowchart showing a procedure of controlling the reversal of HC poisoning in the oxidation catalyst. FIG 5a which is performed in the second embodiment. In this undo control according to the second embodiment, when there is a need to reverse the poisoning in the oxidation catalyst 5a increases, in other words, when the poisoning amount in the oxidation catalyst 5a Further, control of rapid poisoning reversal is implemented, thereby further increasing the oxygen concentration in the air mixture the higher the bed temperature of the SCR catalyst 9 is to make reversing the poisoning faster. The procedure of this control of prompt poisoning is different from the procedure of the first embodiment described above in that step S204 to step S207 have been introduced after step S103. Therefore, the structure similar to that of the first embodiment described above will not be explained further below. In the following description, the undo control performed according to the first embodiment will be referred to as normal poisoning cancellation control.
Wenn Im Schritt S103 bestimmt wird, dass die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 gleich oder höher ist als die Aktivitätsbestimmungstemperatur, dann bestimmt die ECU 100 im Schritt S204, ob der im Schritt S101 aktualisierte Wert von Qhc_doc gleich oder höher ist eine vorgegebene zweite Bestimmungsvergiftungsmenge. Diese zweite Bestimmungsvergiftungsmenge ist ein Wert, der größer ist als die in dem oben beschriebenen Schritt S102 verwendete Bestimmungsvergiftungsmenge, und wird festgelegt, um zu bestimmen, ob die Notwendigkeit für ein rückgängig machen der Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a größer geworden ist aufgrund einer weiteren Zunahme der Vergiftungsmenge im Oxidationskatalysator 5a. Mit anderen Worten, wenn ein negatives Ergebnis im Schritt S103 des vor diesem Durchlauf durchgeführten Durchlaufs festgestellt wird und wenn die Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a die Bestimmungsvergiftungsmenge überschritten hat (mit anderen Worten, wenn ein negatives Ergebnis im Schritt S102 erhalten wird), dann können Fälle auftreten, bei denen ein rückgängig machen der Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a nicht durchgeführt wurde aufgrund der Tatsache, dass die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 geringer ist als die Aktivitätsbestimmungstemperatur. Wenn bestimmt wird, dass die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 gleich oder größer als die Aktivitätsbestimmungstemperatur in diesem Durchlauf ist, dann kann folglich der Fall vorliegen, dass die Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a weiter als normal angestiegen ist.If it is determined in step S103 that the bed temperature of the SCR catalyst 9 is equal to or higher than the activity determination temperature, then the ECU determines 100 in step S204, whether the value of Q hc_doc updated in step S101 is equal to or higher than a predetermined second determination poisoning amount . This second determination poisoning amount is a value larger than the determination poisoning amount used in the above-described step S102, and is set to determine whether the need for reversing the poisoning in the oxidation catalyst 5a has become larger due to a further increase in the amount of poisoning in the oxidation catalyst 5a , In other words, if a negative result is determined in step S103 of the run performed before this pass, and if the poisoning amount of the oxidation catalyst 5a has exceeded the determination poisoning amount (in other words, if a negative result is obtained in step S102), then cases may occur in which the poisoning in the oxidation catalyst is reversed 5a was not performed due to the fact that the bed temperature of the SCR catalyst 9 is less than the activity determination temperature. When it is determined that the bed temperature of the SCR catalyst 9 is equal to or greater than the activity determination temperature in this run, then it may be the case that the poisoning amount of the oxidation catalyst 5a continued to rise as normal.
Wenn die Vergiftungsmenge weiter angestiegen ist, dann ist es notwendig, ein rückgängig machen der Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a schneller durchzuführen. Daher fährt die ECU 100 mit dem Schritt S205 fort, um eine Steuerung eines baldigen rückgängig machens der Vergiftung durchzuführen, wenn ein zustimmendes Ergebnis in diesem Schritt erhalten wird. Wenn demgegenüber ein negatives Ergebnis in diesem Schritt festgestellt wird, dann besteht keine Notwendigkeit zum Durchführen eines rückgängig machens der Vergiftung im Oxidationskatalysator 5 auf schnelle Weise und geht daher die ECU 100 zu dem Schritt S104 über und fährt mit der normalen Steuerung zum rückgängig machen der Vergiftung fort.If the level of poisoning has continued to increase, then it is necessary to reverse the poisoning in the oxidation catalyst 5a perform faster. Therefore, the ECU is running 100 proceeds to step S205 to perform early poisoning cancellation control when an affirmative result is obtained in this step. On the other hand, if a negative result is detected in this step, then there is no need to carry out poisoning reversal in the oxidation catalyst 5 in a quick way and therefore goes the ECU 100 to step S104 and proceeds with normal control to reverse poisoning.
Im Schritt S205 bestimmt die ECU 100, ob die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 gleich oder höher als eine vorgegebene zweite Aktivitätsbestimmungstemperatur ist. Diese zweite Aktivitätsbestimmungstemperatur ist höher als die Aktivitätsbestimmungstemperatur in dem oben beschriebenen Schritt S103. Mit anderen Worten, in der Steuerung des baldigen rückgängig machens der Vergiftung wird die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung weiter erhöht im Vergleich mit der normalen Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung und wird daher bestimmt, ob die Aktivität des SCR-Katalysators 9 ausreichend ist. Wenn ein zustimmendes Ergebnis in diesem Schritt festgestellt wird, dann bestimmt die ECU 100, dass die Aktivität des SCR-Katalysators 9 ausreichend hoch ist, und fährt mit Schritt S206 fort. Wenn demgegenüber ein negatives Ergebnis in diesem Schritt festgestellt wird, dann fährt die ECU 100 mit dem Schritt S104 fort und geht zurück zu der normalen Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung.In step S205, the ECU determines 100 , whether the bed temperature of the SCR catalyst 9 is equal to or higher than a predetermined second activity determination temperature. This second activity determination temperature is higher than the activity determination temperature in the above-described step S103. In other words, in the control of the early reversal of poisoning, the oxygen concentration in the air mixture is further increased compared to the normal control of the poisoning reversal and therefore it is determined whether the activity of the SCR catalyst 9 is sufficient. If an affirmative result is found in this step, then the ECU determines 100 that the activity of the SCR catalyst 9 is sufficiently high, and proceeds to step S206. On the other hand, if a negative result is detected in this step, then the ECU is running 100 goes to step S104 and goes back to the normal control of reversing the poisoning.
Im Schritt S206 bestimmt die ECU 100, ob die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung während der Durchführung dieses Durchlaufs geringer als eine vorgegebene Bestimmungssauerstoffkonzentration ist. Die Bestimmungssauerstoffkonzentration ist ein Wert, der festgelegt wird, um zu bestimmen, ob es möglich ist, die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas während der Durchführung dieses Durchlaufs zu erhöhen, in einem Bereich einer Erhöhung, der größer ist als der Bereich einer Erhöhung bei der normalen Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung. Mit anderen Worten, bei der Steuerung des baldigen rückgängig machens der Vergiftung wird bestimmt, ob die Sauerstoffkonzentration während der Ausführung dieses Durchlaufs ausreichend gering ist, da die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung erhöht ist im Vergleich mit einer Durchführung einer normalen Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung. Daher ermittelt die ECU 100 die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung in diesem Durchlauf aus dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und der Rückführmenge an EGR-Gas (oder dem EGR-Gasverhältnis) und dergleichen und vergleicht selbige mit der oben beschriebenen Bestimmungssauerstoffkonzentration. Wenn ein zustimmendes Ergebnis in diesem Schritt festgestellt wird, bestimmt die ECU 100, dass es möglich ist, die Sauerstoffkonzentration weiter zu erhöhen durch weitere Verringerung des EGR-Gases, und geht zu dem Schritt S207 über. Wenn demgegenüber ein negatives Ergebnis in diesem Schritt festgestellt wird, dann geht die ECU zu dem Schritt S104 über und kehrt zurück zur normalen Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung. In step S206, the ECU determines 100 whether the oxygen concentration in the air mixture during the execution of this run is less than a predetermined determination oxygen concentration. The determination oxygen concentration is a value that is set to determine whether it is possible to increase the oxygen concentration in the exhaust gas during the execution of this run, in a range of increase greater than the range of increase in the normal control reversing the poisoning. In other words, in controlling early poisoning, it is determined whether or not the oxygen concentration during the execution of this run is sufficiently low, since the oxygen concentration in the air mixture is increased compared with performing normal control of the poisoning reversal. Therefore, the ECU determines 100 the oxygen concentration in the air mixture in this run from the operating condition of the internal combustion engine 1 and the recirculation amount of EGR gas (or the EGR gas ratio) and the like, and compares the same to the above-described determination oxygen concentration. If an affirmative result is found in this step, the ECU determines 100 in that it is possible to further increase the oxygen concentration by further reducing the EGR gas, and proceeds to step S207. On the other hand, if a negative result is detected in this step, then the ECU goes to step S104 and returns to the normal poisoning reversing control.
Im Schritt S207 bestimmt die ECU 100 die zweite Erhöhungsmenge, welche die Menge der Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung ist. Die Erhöhungsmenge ist hierbei eine Menge, die größer ist als die Erhöhungsmenge, die im Schritt S104 der normalen Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung bestimmt wird. Mit anderen Worten, bei der Steuerung des baldigen rückgängig machens der Vergiftung ist die Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung umso größer, je höher die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 ist. Daher bestimmt die ECU 100 eine zweite Erhöhungsmenge aus einem Kennfeld und einem Modell, welche vorab festgelegt werden, auf Basis der Betttemperatur des SCR-Katalysators 9, die im vorherigen Schritt erfasst wurde, des Werts von Qhc_doc und des Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 und dergleichen. Wenn die zweite Erhöhungsmenge bestimmt ist, fährt die ECU 100 mit dem Schritt S105 fort und verringert die EGR-Gasmenge derart, dass die Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung um die zweite Erhöhungsmenge erhöht wird.In step S207, the ECU determines 100 the second increase amount, which is the amount of increase of the oxygen concentration in the air mixture. Here, the increase amount is an amount larger than the increase amount determined in step S104 of the normal control of the poisoning cancellation. In other words, in controlling the early reversal of poisoning, the higher the bed temperature of the SCR catalyst, the greater the increase in the oxygen concentration in the air mixture 9 is. Therefore, the ECU determines 100 a second increase amount of a map and a model, which are set in advance, based on the bed temperature of the SCR catalyst 9 , which was detected in the previous step, the value of Q hc_doc and the operating state of the internal combustion engine 1 and the same. When the second increase amount is determined, the ECU moves 100 proceeds to step S105 and decreases the EGR gas amount so that the oxygen concentration in the air mixture is increased by the second increase amount.
Angesichts des Obigen ist gemäß der zweiten Ausführungsform, wenn es notwendig ist, die HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators 5a schnell umzukehren, die Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung umso größer, je höher die Betttemperatur des SCR-Katalysators 9 ist. Auch wenn die NOx-Menge, die von der Brennkraftmaschine 1 emittiert wird, weiter ansteigt aufgrund einer weiteren Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in der Luftmischung, wird diese Erhöhung hierbei eliminiert durch den SCR-Katalysator 9, in welchem die NOx-Entfernungsrate weiter angestiegen ist. Als Folge davon ist es möglich, eine HC-Vergiftung des Oxidationskatalysators schneller umzukehren, während eine Freisetzung von NOx in die Atmosphäre unterdrückt wird.In view of the above, according to the second embodiment, if necessary, the HC poisoning of the oxidation catalyst 5a The higher the bed temperature of the SCR catalyst, the greater the increase in oxygen concentration in the air mixture 9 is. Even if the amount of NOx emitted by the internal combustion engine 1 is further increased due to a further increase in the oxygen concentration in the air mixture, this increase is eliminated by the SCR catalyst 9 in which the NOx removal rate has continued to increase. As a result, it is possible to more quickly reverse HC poisoning of the oxidation catalyst while suppressing release of NOx into the atmosphere.
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform unter Bezug auf 8 beschrieben. Diese dritte Ausführungsform ist von der vorliegenden Erfindung umfasst. 8 ist ein Flussdiagramm, welches einen Durchlauf einer Steuerung des rückgängig machens einer HC-Vergiftung in dem Oxidationskatalysator 5a und dem Filter 5b aufzeigt, welche in der dritten Ausführungsform durchgeführt wird. Die Steuerung des rückgängig machens gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dahingehend, dass, auch wenn keine Notwendigkeit besteht für ein rückgängig machen einer Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a dann, wenn dabei dieselbe Notwendigkeit für den Filter 5b besteht, ein Arbeitsschritt des rückgängig machens einer Vergiftung in dem Oxidationskatalysator 5a oder ein Arbeitsschritt des rückgängig machens einer Vergiftung in dem Filter 5b durchgeführt wird. Daher wird der Aufbau, der vergleichbar ist mit dem der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, nachfolgend nicht weiter erläutert. Darüber hinaus werden Schritte hier nicht beschrieben, die ähnlich sind zu den Schritten des in 2 dargestellten Ablaufs gemäß der ersten Ausführungsform.Next, a third embodiment will be described with reference to FIG 8th described. This third embodiment is encompassed by the present invention. 8th FIG. 10 is a flowchart showing a flow of control of canceling HC poisoning in the oxidation catalyst. FIG 5a and the filter 5b which is performed in the third embodiment. The undo control according to the third embodiment is different from the poisoning reversal control according to the above-described first embodiment in that even though there is no need for reversing poisoning in the oxidation catalyst 5a then, if doing the same need for the filter 5b is an operation of reversing poisoning in the oxidation catalyst 5a or a step of reversing poisoning in the filter 5b is carried out. Therefore, the structure which is comparable to that of the above-described first embodiment will not be explained further below. In addition, steps are not described here that are similar to the steps in 2 illustrated process according to the first embodiment.
Wenn im Schritt S102 ein negatives Ergebnis festgestellt wird, dann bestimmt die ECU 100, dass hier keine Notwendigkeit zur Erhöhung der NOx-Entfernungsrate des SCR-Katalysators 9 durch Ausführen eines rückgängig machens einer Vergiftung in dem Oxidationskatalysator 5a vorliegt und geht zu dem Schritt S303 über. Im Schritt S303 aktualisiert die ECU 100 die Vergiftungsmenge Qhc_dpf der HC-Vergiftung, die im Filter 5b aufgetreten ist. Der Wert Qhc_dpf wird in diesem Durchlauf ermittelt durch Addieren der Vergiftungsmenge ΔQhc_dpf, die in dem Zeitintervall Δt' von der Erfassung des Werts Qhc_dpf bis zur Durchführung dieses Durchlaufs aufgetreten ist, zu dem letzten Wert von Qhc_dpf, der im vorherigen Durchlauf erfasst wurde. Hierbei wird ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Erfassung von ΔQhc_doc die ECU 100 ΔQhc_dpf ermitteln anhand der Temperatur des Filters 5b während des Durchführens des Durchlaufs und der HC-Einströmmenge bei dem Filter, welche die Menge an HC ist, die in dem in den Filter 5b während der Zeit Δt' strömenden Abgas enthalten ist. In der dritten Ausführungsform wird die Betttemperatur Tdoc des Oxidationskatalysators 5a als die Temperatur des Filters 5b verwendet. Darüber hinaus kann die HC-Einströmmenge des Filters abgeleitet werden durch Korrigieren des erfassten Werts mittels eines Verfahrens vergleichbar mit der oben beschriebenen HC-Einströmmenge in Bezug auf den Oxidationskatalysator 5a oder durch ein ähnliches Verfahren. Darüber hinaus wird in der dritten Ausführungsform vorab ein Kennfeld festgelegt, bei dem der Wert von ΔQhc_dpf in Zusammenhang gesetzt wird mit Tdoc und der Filter-HC-Einströmmenge. Gleichermaßen wie bei dem in 4 gezeigten Kennfeld in Bezug auf ΔQhc_doc wird dieses Kennfeld erzeugt auf Basis der Beziehung zwischen Tdoc und der Vergiftungsmenge des Filters 5b und der Beziehung zwischen der Filter-HC-Einströmmenge und der Vergiftungsmenge.If a negative result is detected in step S102, then the ECU determines 100 that there is no need to increase the NOx removal rate of the SCR catalyst 9 by performing a reversal of poisoning in the oxidation catalyst 5a is present and proceeds to step S303. In step S303, the ECU updates 100 the poisoning amount Q hc_dpf of the HC poisoning, in the filter 5b occured. The value Q hc_dpf is determined in this cycle by adding the poisoning amount ΔQ hc_dpf which has occurred in the time interval Δt 'from the detection of the value Q hc_dpf to the execution of this sweep to the last value of Q hc_dpf detected in the previous sweep has been. Here, similar to the above-described method for detecting ΔQ hc_doc, the ECU 100 Determine ΔQ hc_dpf using the temperature of the filter 5b during the passage of the passage and the HC inflow amount to the filter, which is the amount of HC that is in the filter 5b during the time .DELTA.t 'flowing exhaust gas is included. In the third embodiment, the bed temperature T doc of the oxidation catalyst becomes 5a as the temperature of the filter 5b used. Moreover, the HC inflow amount of the filter can be derived by correcting the detected value by a method similar to the above-described HC inflow amount with respect to the oxidation catalyst 5a or by a similar procedure. Moreover, in the third embodiment, a map is set beforehand in which the value of ΔQ hc_dpf is related to T doc and the filter HC inflow amount. Same as the one in 4 with respect to ΔQ hc_doc , this map is generated based on the relationship between T doc and the poisoning amount of the filter 5b and the relationship between the filter HC inflow amount and the poisoning amount.
Im Schritt S304 bestimmt die ECU 100, ob der aktualisierte Wert von Qhc_dpf gleich oder größer ist als eine vorgegebene dritte Bestimmungsvergiftungsmenge. Diese dritte Bestimmungsvergiftungsmenge ist ein Grenzwert zur Bestimmung, ob es notwendig ist, im Filter 5b ein rückgängig machen einer Vergiftung durchzuführen, und wird vorab mittels Experimentieren oder dergleichen erhalten. Wenn in diesem Schritt ein negatives Ergebnis festgestellt wird, dann bestimmt die ECU 100, dass keine Notwendigkeit zur Durchführung eines Arbeitsschritts zum rückgängig machen einer Vergiftung des Filters 5b besteht, und endet dieser Durchlauf. Wenn demgegenüber ein zustimmendes Ergebnis in diesem Schritt festgestellt wird, dann fährt die ECU 100 mit dem Schritt S305 fort.In step S304, the ECU determines 100 whether the updated value of Q hc_dpf is equal to or greater than a predetermined third determination poisoning amount . This third determination poisoning amount is a threshold for determining if it is necessary in the filter 5b to reverse a poisoning, and is obtained in advance by experimentation or the like. If a negative result is detected in this step, then the ECU determines 100 that no need to carry out a work step to undo a poisoning of the filter 5b exists and ends this pass. On the other hand, if an affirmative result is found in this step, then the ECU moves 100 proceed to step S305.
Im Schritt S305 bestimmt die ECU 100, ob die Betttemperatur Tdoc des Oxidationskatalysators 5a in dem Durchlauf gleich oder höher ist als eine vorgegebene dritte Aktivitätsbestimmungstemperatur. Hierbei ist die dritte Aktivitätsbestimmungstemperatur eine Grenztemperatur zur Bestimmung, ob das Oxidationsvermögen des Oxidationskatalysators 5a auf ein Maß angestiegen ist, bei dem durch das Kraftstoffeinspritzventil 1a über eine Nacheinspritzung oder dergleichen zugeführter Kraftstoff ausreichend oxidiert werden kann. Wenn in diesem Schritt ein negatives Ergebnis festgestellt wird, dann bestimmt die ECU 100, dass die Temperatur des in den Filter 5b strömenden Abgases durch Zugabe von Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 1a nicht erhöht werden kann, und kehrt zu der oben beschriebenen normalen Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung zurück. Hierbei wird in der normalen Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung durch Oxidieren und Entfernen von an dem Oxidationskatalysator 5a anhaftenden HC die Temperatur des aus dem Oxidationskatalysator 5a strömenden Abgases (mit anderen Worten das in den Filter 5b strömende Abgas) erhöht und wird daher die HC-Vergiftung des Filters 5b rückgängig gemacht. Wenn darüber hinaus die Vergiftungsmenge des Oxidationskatalysators 5a gering ist, dann wird in dem Oxidationskatalysator 5a kein Sauerstoff verbraucht und ist die Sauerstoffkonzentration in dem in den Filter 5b strömenden Abgas erhöht und wird daher die HC-Vergiftung des Filters 5b rückgängig gemacht. Wenn demgegenüber ein zustimmendes Ergebnis in diesem Schritt festgestellt wird, dann geht die ECU 100 zu dem Schritt S306 über.In step S305, the ECU determines 100 Whether the bed temperature of the oxidation catalyst T doc 5a in the pass is equal to or higher than a predetermined third activity determination temperature. Here, the third activity determination temperature is a limit temperature for determining whether the oxidizing ability of the oxidation catalyst 5a has risen to a degree in which by the fuel injection valve 1a can be sufficiently oxidized via a post-injection or the like supplied fuel. If a negative result is detected in this step, then the ECU determines 100 that the temperature of the filter 5b flowing exhaust gas by adding fuel from the fuel injection valve 1a can not be increased and returns to the normal poisoning reversal control described above. This is done in the normal control of the poisoning by oxidation and removal on the oxidation catalyst 5a adhering HC the temperature of the oxidation catalyst 5a flowing exhaust gas (in other words, that in the filter 5b flowing exhaust gas) and therefore increases the HC poisoning of the filter 5b reversed. In addition, if the poisoning amount of the oxidation catalyst 5a is low, then in the oxidation catalyst 5a no oxygen is consumed and is the oxygen concentration in the filter 5b flowing exhaust gas increases and therefore becomes the HC poisoning of the filter 5b reversed. On the other hand, if an affirmative result is found in this step, then the ECU goes 100 to step S306 via.
Im Schritt S306 führt die ECU 100 eine Kraftstoffzufuhr mittels des Kraftstoffeinspritzventils 1a durch. Die Menge an zugeführtem Kraftstoff sollte aus einem Kennfeld und einem Modell ermittelt werden, welche vorab festgelegt wurden auf Basis von Tdoc und Qhc_dpf. Wenn in diesem Schritt der zugeführte Kraftstoff in den Oxidationskatalysator 5a strömt, wird dieser Kraftstoff durch den Oxidationskatalysator 5a oxidiert und steigt die Abgastemperatur. Wenn Abgas mit einer auf diese Weise erhöhten Temperatur aus dem Oxidationskatalysator 5a strömt und in den Filter 5b strömt, dann werden an dem Filter 5b anhaftende HC oxidiert und wird daher eine HC-Vergiftung des Filters 5b rückgängig gemacht.In step S306, the ECU performs 100 a fuel supply by means of the fuel injection valve 1a by. The amount of fuel supplied should be determined from a map and a model that have been set in advance based on T doc and Q hc_dpf . If in this step the fuel supplied into the oxidation catalyst 5a flows, this fuel is through the oxidation catalyst 5a oxidizes and increases the exhaust gas temperature. When exhaust gas with a temperature increased in this way from the oxidation catalyst 5a flows and into the filter 5b flows, then be on the filter 5b adhering HC oxidizes and therefore HC poisoning of the filter 5b reversed.
Im Schritt S307 aktualisiert die ECU 100 den Wert von Qhc_dpf nach dem Ausführen einer Kraftstoffzufuhr in dem vorherigen Schritt, indem ein zu dem Arbeitsschritt im Schritt S303 ähnliches Verfahren angewendet wird.In step S307, the ECU updates 100 the value of Q hc_dpf after performing fueling in the previous step by applying a method similar to the operation in step S303.
Im Schritt S308 bestimmt die ECU 100 zur Bestimmung des Endes des Arbeitsschritts zum rückgängig machen einer Vergiftung im Filter 5b, ob der in dem vorherigen Schritt aktualisierte Wert von Qhc_dpf geringer ist als eine vorgegebene zweite Bestimmungsvergiftungsendmenge. Wenn in diesem Schritt ein zustimmendes Ergebnis festgestellt wird, dann wird bestimmt, dass die HC-Vergiftung des Filters 5b in ausreichendem Maße rückgängig gemacht wurde und wird dieser Durchlauf beendet. Wenn demgegenüber ein negatives Ergebnis festgestellt wird, dann wird bestimmt, dass eine zusätzliche Durchführung eines rückgängig machens einer Vergiftung für eine HC-Vergiftung notwendig ist und wird der Arbeitsschritt des Schritts S304 erneut durchgeführt.In step S308, the ECU determines 100 to determine the end of the work step to reverse a poisoning in the filter 5b whether the value of Q hc_dpf updated in the previous step is less than a predetermined second determination poisoning end amount. If an affirmative result is found in this step, then it is determined that the HC poisoning of the filter 5b has been undone sufficiently and this run is terminated. On the other hand, when a negative result is detected, it is determined that additional reversal of poisoning for HC poisoning is necessary, and the operation of step S304 is performed again.
In der dritten Ausführungsform entspricht die ECU 100, welche die HC-Vergiftungsmenge des Filters 5b im Schritt S303 aktualisiert, der Einheit zur Erfassung der Filtervergiftungsmenge dieser Erfindung. Darüber hinaus entspricht im Schritt S306 das Kraftstoffeinspritzventil 1a, welches Kraftstoff dem Oxidationskatalysator 5a über das Abgas zuführt, der Kraftstoffzufuhreinheit dieser Erfindung. Die ECU 100, die diesen Durchlauf durchführt, entspricht der Einheit zum rückgängig machen der Filtervergiftung dieser Erfindung.In the third embodiment, the ECU corresponds 100 indicating the HC poisoning amount of the filter 5b in step S303, the filter poisoning amount detection unit of this invention. In addition, in step S306, the fuel injection valve corresponds 1a , which fuel the oxidation catalyst 5a via the exhaust gas, the fuel supply unit of this invention. The ECU 100 that performs this pass corresponds to the filter poisoning reversal unit of this invention.
Anhand des zuvor Erwähnten wird entsprechend der dritten Ausführungsform, wenn eine HC-Vergiftung in einem Ausmaß stattfindet, bei dem ein rückgängig machen bei dem Filter 5b notwendig ist, dann die HC-Vergiftung des Filters 5b rückgängig gemacht durch die Zufuhr von Kraftstoff oder eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in dem einströmenden Abgas. Demgemäß ist es möglich, eine HC-Vergiftung des Filters zuverlässiger umzukehren durch ein Verfahren entsprechend der Betttemperatur des Oxidationskatalysators 5a.From the above, according to the third embodiment, when HC poisoning takes place to an extent that reverses in the filter 5b necessary, then the HC poisoning of the filter 5b reversed by the supply of fuel or an increase in the oxygen concentration in the incoming exhaust gas. Accordingly, it is possible to more reliably reverse HC poisoning of the filter by a method corresponding to the bed temperature of the oxidation catalyst 5a ,
In einer Modifikation gemäß dieser Erfindung wird anstelle des Filters 5b und des SCR-Katalysators 9 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Filterkatalysator zur selektiven katalytischen Reduktion („selective catalytic reduction filter catalyst” SCRF-Katalysator) verwendet, bei dem ein SCR-Katalysator und ein Filter zum Einfangen von PM im Abgas auf eine integrierte Weise bereitgestellt werden. Hierbei ist eine mögliche Weise zur Bereitstellung des SCR-Katalysators und des Filters auf eine integrierte Weise eine, bei der beispielsweise ein SCR-Katalysator in einem Partikelfilter (bzw. Teilchenfilter) geträgert ist. Diese Modifikation unterscheidet sich von der Abgassteuervorrichtung gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen dahingehend, dass ein Oxidationskatalysator und ein SCRF-Katalysator innerhalb eines einzelnen Gehäuses untergebracht sind, welches in dem Abgaskanal 3 vorgesehen ist. Daher wird der Aufbau, der ähnlich ist zu dem der oben beschriebenen Ausführungsformen, nachfolgend nicht weiter erläutert.In a modification according to this invention, instead of the filter 5b and the SCR catalyst 9 According to the above-described embodiments, a selective catalyst reduction filter catalyst (SCRF catalyst) is used in which an SCR catalyst and a PM trap filter are provided in an integrated manner in the exhaust gas. Here, one possible way of providing the SCR catalyst and the filter in an integrated manner is one in which, for example, an SCR catalyst is carried in a particulate filter. This modification differs from the exhaust gas control device according to the above-described embodiments in that an oxidation catalyst and a SCRF catalyst are housed within a single housing which is in the exhaust passage 3 is provided. Therefore, the structure similar to that of the above-described embodiments will not be further explained below.
9 ist eine Teildarstellung, die einen Abschnitt des Abgaskanals 3 der Abgassteuervorrichtung gemäß dieser Modifikation aufzeigt. Wie in 9 gezeigt, ist ein Oxidationskatalysator 5a auf der stromaufwärts liegenden Seite im Inneren des Gehäuses 5c vorgesehen und ist ein SCRF-Katalysator 9a, in welchem ein SCR-Katalysator und ein Filter auf eine integrierte Weise vorgesehen sind, auf der stromabwärts liegenden Seite dieses Oxidationskatalysators 5a vorgesehen. Ein Reduktionsmittelzugabeventil 7 ist zwischen dem Oxidationskatalysator 5a und dem SCRF-Katalysator 9a bereitgestellt. Wie in dem Beispiel in 9 gezeigt, ist ein erster Abgastemperatursensor 6 auf der stromabwärts liegenden Seite des Oxidationskatalysators 5a vorgesehen und ist ein zweiter Abgastemperatursensor 11 auf der stromabwärts liegenden Seite des SCRF-Katalysators 9a vorgesehen. Wie in dem Beispiel in 9 gezeigt, sind darüber hinaus der erste NOx-Sensor 8 und der zweite NOx-Sensor 10 jeweils auf der stromaufwärts liegenden Seite bzw. der stromabwärts liegenden Seite des SCRF-Katalysators 9a vorgesehen. 9 is a partial view showing a section of the exhaust duct 3 the exhaust gas control device according to this modification. As in 9 shown is an oxidation catalyst 5a on the upstream side inside the case 5c and is a SCRF catalyst 9a in which an SCR catalyst and a filter are provided in an integrated manner, on the downstream side of this oxidation catalyst 5a intended. A reductant addition valve 7 is between the oxidation catalyst 5a and the SCRF catalyst 9a provided. As in the example in 9 shown is a first exhaust gas temperature sensor 6 on the downstream side of the oxidation catalyst 5a provided and is a second exhaust gas temperature sensor 11 on the downstream side of the SCRF catalyst 9a intended. As in the example in 9 In addition, the first NOx sensor is shown 8th and the second NOx sensor 10 respectively on the upstream side and the downstream side of the SCRF catalyst 9a intended.
In der Abgassteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß dieser Modifikation wird die Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung für den Oxidationskatalysator 5a und die Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung für den SCRF-Katalysator 9a durchgeführt durch ein Verfahren, das ähnlich ist zu dem oben für die erste bis dritte Ausführungsform beschriebenen. Als Folge davon werden ähnliche günstige Effekte wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen aufgezeigt. Da bei dieser Modifikation der Zwischenraum zwischen dem Oxidationskatalysator 5a und dem SCRF-Katalysator 9a geringer ist als der Zwischenraum zwischen dem Oxidationskatalysator 5a und dem SCR-Katalysator 9 in den oben beschriebenen Ausführungsformen, tritt vorwiegend insbesondere die Situation auf, dass der SCRF-Katalysator 9a die Aktivierungstemperatur erreicht in einem Zustand, in dem eine HC-Vergiftung in dem Oxidationskatalysator 5a aufgetreten ist. Daher treten bei dieser Modifikation mehrere Anlässe auf, bei denen die Steuerung des rückgängig machens der Vergiftung in dem Oxidationskatalysator 5a durchgeführt wird, und wird darüber hinaus das von der Brennkraftmaschine 1 emittierte NOx effizienter entfernt. Als Folge davon ist es möglich, sowohl eine Unterdrückung der Abgabe von NOx als auch ein rückgängig machen der HC-Vergiftung im Oxidationskatalysator 5a wirksamer zu erreichen.In the exhaust gas control apparatus for an internal combustion engine according to this modification, the poisoning control for the oxidation catalyst is controlled 5a and control of poisoning reversal for the SCRF catalyst 9a performed by a method similar to that described above for the first to third embodiments. As a result, similar favorable effects as in the above-described embodiments are exhibited. As in this modification, the gap between the oxidation catalyst 5a and the SCRF catalyst 9a is less than the space between the oxidation catalyst 5a and the SCR catalyst 9 In the above-described embodiments, it is mainly the situation that the SCRF catalyst 9a the activation temperature reaches in a state where HC poisoning in the oxidation catalyst 5a occured. Therefore, in this modification, several occasions occur in which the control of reversing the poisoning in the oxidation catalyst 5a is performed, and beyond that of the internal combustion engine 1 emitted NOx removed more efficiently. As a result, it is possible to suppress both the release of NOx and to reverse HC poisoning in the oxidation catalyst 5a to reach more effectively.
